Col passare del tempo l'antica fortezza lasciò il posto ad una rocca già nel XI secolo circondata di cinta muraria. Nel XIII sec. fu feudo dei Capocci e poi degli Orsini che tramutarono la rocca in un castello fortificato.
Nel Rinascimento, precisamente nel 1594, il feudo passò ai Cesi che lo portarono al massimo splendore. Fu papa Paolo V, al secolo Camillo Borghese, nel 1612 a tramutarlo in Principato mettendovi a capo Federico Cesi (1585- 1630).
Costui, che apparteneva ad una nobile famiglia umbro-romana che aveva annoverato tra i propri membri cinque cardinali, era fin da giovanissimo interessato a rinnovare la cultura tradizionale il che lo portò a fondare e sostenere l'Accademia dei Lincei, che istituì nel 1603 con sede a Roma, con il medico e naturalista olandese Johannes van Heeck, con il matematico Francesco Stelluti, e con l'erudito Anastasio De Filiis. Fu lui nel 1609 ad aumentare il numero dei membri dell'Accademia nominando eminenti personalità straniere ed italiane tra cui Galileo Galilei con cui strinse rapporti particolarmente affettuosi, sostenendolo nel suo scontro con la Chiesa per via delle sue teorie.
Ottimo conoscitore della botanica e della natura, il Cesi progettò anche un' enciclopedia botanica, le Tabulae Phytosophicae e con gli altri Lincei anticipò di decenni la metodologia scientifica comparativa della moderna morfologia vegetale. Teatro delle campagne botaniche di Cesi e dei primi Lincei furono i Monti Lucretili, infeudati alla famiglia Cesi insieme all'abitato di S.Polo dei Cavalieri), e in particolare il Pratone di Monte Gennaro, conseguentemente ribattezzato "Anfiteatro Linceo".
Tornando alla storia di Sant'Angelo dobbiamo ricordare che nel 1678 il castello con tutto il feudo venne ceduto, sempre come principato, ai Borghese, un'antica nobile famiglia italiana originaria di Siena, che ebbe per molti secoli una grande importanza nella storia politica e religiosa di Roma e dell'Italia in generale.
Nel 1886 il paese assunse il nome attuale di Sant'Angelo Romano abolendo il precedente Sant'Angelo in Capoccia (datogli in precedenza in onore dei Capocci, la famiglia che aveva preso possesso del castello) con r.d. n° 3150 del 28 maggio 1885.
Nel 1989 il Comune acquistò il castello e nel 1993 iniziarono i restauri e le ristrutturazioni per l'apertura al pubblico.