Rakstītajos vēstures avotos Grobiņas pils (Crobin, castrum; huse to Grobyn) pirmo reizi minēta 1253. gadā Kurzemes bīskapa izdotā dokumentā, ar kuru tika sadalītas kuršu zemes. Novadu, kurā atradās Grobiņas pils, piešķīra Vācu ordenim. Jādomā, ka minētā pils bijusi kuršu koka nocietinājums Skābaržkalna pilskalnā. Par koka pils pastāvēšanu netieši liecina norāde Livonijas Atskaņu hronikā (Livländische Reimchronik, 13. gs. beigas–14. gs. sākums), ka Grobiņas pili 1263. gadā nodedzināja ordeņa brāļi, lai apspiestu kuršu sacelšanos. Varbūt ordeņa brāļi kādu laiku dzīvoja kuršu pilskalnā, vai viņiem bijusi kāda cita pagaidu mītne Grobiņā, kas atradās pie nozīmīgā zemes ceļa posmā starp Kuldīgu un Klaipēdu. Pēc 1328. gada, kad Klaipēdas pili pārņēma Vācu ordenis, Grobiņa ieguva svarīgu vietu Vācu ordeņa Livonijas atzara dzīvē. Pēc Vartberges Hermaņa (Herrmann von Wartberge) hronikas ziņām, Grobiņas mūra pili 1348. gadā cēlis ordeņmestrs Gosvins no Herikes (Goswin von Herike).
Par Grobiņas pils kādreizējo izskatu un telpu funkcijām rakstītas ziņas nav saglabājušās, tāpēc pētnieku spriedumi ir hipotētiski. 14. gs. vidū celtā mūra pils plānā veidoja taisnstūri, un tās apkārtmūris apņēma ap 58 m garu un 34–38,6 m platu teritoriju. Pagalma dienvidu malā bija uzcelts plānā 11 x 34 m liels četrstāvu dzīvojamais korpuss. Tam bija pagrabs, pirmais stāvs ar virtuvi, un galvenais jeb otrais stāvs, kas bija sadalīts trīs telpās. Pēc Bernharda Šmida (Bernhard Schmid) domām austrumu galā bijusi kapela, kuras sienā vēl redzams velves pieres arkas nospiedums, korpusa vidū atradies remteris – sanāksmju vieta un ēdamzāle, kurai ziemeļu malā bija neliela priekštelpa ar sienā izmūrētām kāpnēm uz apakšstāvu un augšstāvu, bet korpusa rietumu malā – dzīvojamā telpa ar tualetes šahtu sienā. Trešais stāvs ir vēlāk pārbūvēts. Gar rietumu malas aizsargmūri, kura augšdaļu noslēdza dzeguļi, bijusi segta sargeja un vārti. Ordeņa laikā citas pagalma puses bija vai nu neapbūvētas, vai arī tur atradās saimniecības ēkas. Dienvidu korpusa pamati un pirmā stāva sienas mūrētas no laukakmeņiem, bet augšstāvi – no lielajiem sarkanajiem ķieģeļiem.
Domājams, ka pils pārbūvēta 17. gs. vidū, kad Grobiņa uzdāvināta hercoga Jēkaba Ketlera (Jakob Kettler) sievai. Tad pārplānotas dienvidu korpusa telpas, ārsienā aizmūrēti vecie logi ar smailarkas pārsedzi un izlauzti lieli taisnstūraini logi, apmesta fasāde. Vienlaikus pārbūvētas divstāvu austrumu korpusa sienas un iekārtotas apdzīvojamas telpas. Divstāvu korpusi bija piebūvēti arī pie ziemeļu aizsargmūra visā garumā, bet rietumu pusē tikai 23 m garumā. Kad aizmūrēti vārti rietumu aizsargmūrī, tad tika izlauzti jauni lielāki vārti ziemeļu ārsienā. Notikusi arī ārējo nocietinājumu pārveidošana, uzberot zemes vaļņus ar četriem stūru bastioniem iekšpus aizsarggrāvim, kas varēja būt saglabājies no ordeņa laika.