طبق تحقیقات باستان شناسی به عمل آمده، استقرار در این قلعه به دوران قبل از اسلام می‌رسد که در زمان بابک و صفویه از اهمیت بسزایی برخوردار بوده است و سال‌ها به عنوان خزانه‌ی سلطنتی و مهمترین زندان مورد استفاده قرار گرفته است و در زمان جنگ‌های ایرانی و عثمانی، خزانه‌ی شاهان صفوی در این قلعه نگهداری و حفاظت می‌شده است و اهمیت آن از اواخر دوره‌ی صفویه به تدریج کمتر شده و در دوره قاجاریه به یکباره متروکه شده است.
دژ قهقهه در تپه سنگی به ارتفاع تقریبی هزار متر از زمین‌های اطراف قرار داشته و اطراف آن را با حصار مستحکم و غیر قابل نفوذ احداث کرده‌اند که با گذشت سالیان دراز هم اکنون نیز ورود به آن تقریباً غیر ممکن بوده و فقط در شرایط جوی مناسب امکان‌پذیر است. قلعه‌ی قهقهه، همچون سایر قلعه‌های ایران، دارای خصوصیات و ویژگی‌هایی است که از بسیاری جنبه‌ها چون قرار گرفتن بر ارتفاع کوهی بلند، مصالح به کار برده شده در ساخت قلعه و مانند آن، مشابهت زیادی با قلعه‌های دیگر دارد. مصالح ساختمانی آن عبارتند از سنگ‌های رسوبی به رنگ‌های کرم و آجری با ملاط گچ و آهک.
زندان قلعه، فضایی است در بدنه‌ی بالایی کوه که 3 قسمت آن به پرتگاه و به سوی دره‌ای 80 متری منتهی می‌شود. قلعه دارای 5 استخر است و دیده بانی 8 ضلعی در شمال غرب با برجی 8 ضلعی دارد .قلعه‌ی قهقهه از 3 حصار متداخل تشکیل شده و حصارها بر تعیین حدود قلعه جهت تشکیل دیواره‌های سنگی کوه تاثیر گذاشته‌اند. هر حصار دارای دروازه است و حصار اصلی آن دارای 4 برج بوده و دروازه‌ی آن از دو برج 5 ضلعی با طاق هلالی تشکیل شده. این حصار، بعد از دروازه، راهروی درازی به اتاق هلالی دارد. تنها مسیر صعود به قلعه از مسیر شمال شرقی است که پس از حدود یک ساعت پیمایش مسیر می‌توان به ورودی قلعه رسید.
این ورودی، از راهرویی با طاق جناقی تشکیل شده که از سنگ و آجر ساخته شده و از آن، به محوطه‌ی قلعه راه وجود دارد. زندان دژ در منتها الیه قسمت شرقی قلعه واقع شده و راه ورودی آن، از حفره‌ای طبیعی تشکیل شده که در دل تخته سنگی عظیم و قطور جای دارد و با قراردادن سنگی دیگر در مقابل آن، همچون در، زندان را محصور می‌کردند.
برخی از زندانیان مشهور دژ قهقهه عبارتند از :
اسماعیل میرزا فرزند شاه تهماسب یکم صفوی که مهمترین زندانی قلعه فوق است یا به عبارت دیگر شاه اسماعیل دوم، دومین پسر ارشد شاه تهماسب یکم، سلطان قزلباش‌ها. وی مردی شجاع و جنگجو و شمشیرزنی بی‌دریغ بوده و به علت زیاده‌روی در امورات پدری و گردن ندادن به فرامین پدر، دستگیر و در قلعه قهقهه به مدت ۱۹ سال و ۶ ماه و ۲۱ روز زندانی شد و تا مرگ پدر در زندان مخوف دوام آورد و سرآنجام با گردش دوران پا به قدرت گذاشت و بسیاری از کسان و خویشان را که در