La fortaleza se situaba cercana a la actual población de Santibáñez de la Peña, en el paraje conocido como Peñacastillo. Desde él se controlaba la importante vía que recorre el Norte de la provincia palentina, de Este a Oeste, protegida por los castillos de Aguilar, Cervera y Guardo, de los que este de Entrepeñas era complementario aunque con una mayor antigüedad. Bajo su amparo, en un pequeño valle, el conde Diego Muñoz funda en el año 940 el famoso monasterio de San Román. La referencia escrita más antigua del castillo aparece en el primer diploma del monasterio, al citar los límites de la propiedad otorgada.

Algunos autores creen que tanto el castillo como el monasterio, fueron destruidos en la campaña militar llevada a cabo por Almanzor, en el año 995, tras haber atacado previamente Saldaña. Se basan para ello en un manuscrito del siglo XIV en que se recopilan sus campañas militares, en las que aparece una denominada "San Román", que asumen se trata de San Román de Entrepeñas. A esta conclusión se oponen otros escritores, al considerar la poca importancia del lugar y la existencia de varias localidades con el mismo nombre.

En numerosas ocasiones se menciona en la documentación monacal la fortificación, así como su tenencia que pasa por las manos de los Beni Gómez, Gómez Díaz y el conde Pedro Ansúrez, que la ostenta en 1114.

Posteriormente está en poder de Fernando Pérez hasta 1138, quien en 1125 también había tenido las fortalezas de Mudá y Cervera. A partir de esa fecha encarga el rey su custodia a diversas personas o instituciones, y así con el tratado de Medina de Rioseco de 1181, por el que los reyes de Castilla y de León se comprometen a respetar las fronteras, el castillo figura entre los puestos en manos de los maestres de Santiago y del Hospital como garantía de paz. En 1194 vuelve a repetirse el hecho, en esta ocasión con motivo del tratado de Tordehumos. A comienzos del siglo XIII y hasta la unificación de Castilla y León estaba custodiado por Gonzalo Ruiz Girón, quién en 1201 también era tenente del castillo de Guardo.

En el pico Peñacastillo todavía se conservan vestigios de esta importante fortificación. En su cima, de planta irregular y reducida, aún se aprecian restos de una torre de planta rectangular, de 10 metros de largo por 8 de ancho, con muros de 3 metros de espesor construidos a base de piedra y cal muerta, que aún conserva una altura de 1,5 metros en el lienzo sur. Cerca del mismo se encuentra suelta una piedra de sillería de 72 cm. de longitud, por 49 de ancho y 43 de alto. En un nivel más bajo, junto a la torre, se ven restos de otra construcción que pudo haber sido un aljibe.

Según la documentación del monasterio de San Román, a partir de 1256 no vuelve a aparecer signo de actividad en la fortaleza. Debía estar ya arruinado en 1369 cuando Enrique II dona el castillo y sus pertenencias a Gonzalo Gómez de Cisneros, señor de la vecina localidad de Viduerna, con la condición de "quel dicho castillo por quando es peña braba que non podades labrar ni poblar".

Desde su altura se divisa una magnífica panorámica de la comarca de La Peña y de las diversas localidades situadas al Sur de esta cadena montañosa. Por el Este la vista alcanza hasta localidad de Castrejón de la Peña.

A finales de 1255 el rey Alfonso X el Sabio concede fuero a los habitantes de San Román de Entrepeñas y su alfoz, en el que desde 1124 aparece la localidad de "sancti Iohanis", la actual Santibáñez de la Peña.

Mediado el siglo XIV, la localidad es mitad solariego, de Juan Rodríguez de Cisneros, y la otra mitad abadengo, del monasterio de San Román de Entrepeñas. Los derechos del Rey corresponden a monedas y servicios, mientras que cada vasallo paga a su señor de infurción, por el solar donde vive, una fanega de pan, mediado de trigo y centeno, y una gallina.

Pocos años después, a finales del siglo XIV, figura como señora de San Román de Entrepeñas, María de Cisneros, quién también posee Guardo y Castrillo de Villavega.

En 1528, en el Censo de Pecheros de Carlos I, "Santivanes" tiene un vecino pechero que es vasallo del gobernador Hurtado de la Vega, mientras que otros 13 de "Santiuañes", lo son del monasterio de San Román de Entrepeñas.

Aparece la población en el censo eclesiástico de 1589, junto con la cercana Las Heras de la Peña, incluida en el arciprestazgo de San Román de Entrepeñas, con 38 vecinos.

Ya en 1631 cuenta con 18 vecinos, 66 habitantes, que solicitan un suministro de 13 fanegas de sal de la salina de Poza de la Sal. Tiene la localidad en este momento 62 cabezas de ganado mayor y 267 de menor.

Como lugar de realengo aparece en el Catastro de Ensenada, confeccionado en 1752. El vecindario está formado por "treinta vecinos y medio, inclusa por vecina entera una viuda, y otra es solo media vecina, y asimismo hay dos habitantes. También hay dos vecindades para provechos y no más, una el padre prior de San Román y otra el padre cura, que viven en el Priorato de San Román". La población se compone de 39 casas, entre las que se incluye la fragua y la casa del concejo.

La población en 1787 la forman 160 habitantes, 74 varones y 86 mujeres, que por ocupación se distribuyen entre 13 labradores, 6 jornaleros, 6 fabricantes, 5 hidalgos, 5 criados, 2 artesanos y un cura, además de otros 122 sin profesión específica o menores. El convento de San Román, por su parte tiene 2 profesos y 2 criados.

Aparece en esa fecha Santibáñez dentro del Concejo de los lugares de la Peña, partido de Carrión y provincia de Toro, como lugar de Realengo, con regidor pedáneo y jurisdicción ordinaria por parte de la villa de Saldaña de quién depende el Alcalde mayor de señorío.

En 1828 se indica la existencia de 22 vecinos, 98 habitantes, ya en la provincia de Palencia, aunque aún en el obispado de León. Poco después, mediado el siglo, se reseña la existencia de 18 vecinos, 94 almas, así como de 18 casas que se dividen en dos barrios. El lugar pertenece al partido judicial de Cervera de Pisuerga.

La iglesia parroquial de Santibáñez de la Peña, dedicada a San Juan Bautista, se encuentra en su barrio más antiguo. No muy lejos de allí, en un pequeño valle con abundante vegetación se situaba el monasterio de San Román del que únicamente queda en pie un torreón románico del siglo XII como recuerdo.

Al sureste del barrio de la Estación se encuentran los restos del castro de La Loma, descubierto en 2003.