La insurrecció del 6 d’octubre de 1934, encapçalada pel president Lluís Companys -que va proclamar l’Estat Català-, va retornar el protagonisme al Castell. Els caps militars que van seguir la crida hi van ser empresonats, i i la fortalesa va ser l’escenari, de nou, de consells de guerra i execucions de sentències a mort.
El 23 d’agost de 1936, el Comitè de Milícies Antifeixistes va prendre possessió del Castell i, amb la voluntat de fer visible el canvi de mans, va realitzar un acte simbòlic, en el qual van substituir el nom del pati d’armes per el de "Plaça de la Llibertat", on van penjar un cartell a l’entrada amb el lema “Ordre, serenitat i disciplina”, en un acte encapçalat pel president Lluís Companys, en el qual va hissar la bandera catalana.
Ràpidament, el Castell va passar a convertir-se en un espai “de guerra” on es van reclutar les milícies d’ERC i es van assumir unes inoperants funcions de defensa antiaèria i, de nou, de presó política i militar, com a lloc de judicis i execucions al fossat de Santa Elena. La principal funció del Castell durant la Guerra Civil va ser la de presó militar vinculada a la repressió i afusellament dels caps militars de l’Alzamiento per sentència de consells de guerra. Aquestes funcions van donar lloc a condemnes per tribunals militars (les acusacions de rebel·lió militar) i populars (les acusacions per filiació falangista, tradicionalista, etc..). A partir dels Fets de Maig de 1937 es van perseguir, sobretot, delictes de traïció, espionatge, sabotatge i derrotisme, i la dissidència antifeixista.
Durant la Guerra Civil (1936-1939), al Castell de Montjuïc s’hi van empresonar gairebé 1.500 persones i se’n va executar unes 250, la majoria militars i civils acusats d’alta traïció i espionatge contra la República. Només l’11 d’agost de 1938, al fossat de Santa Elena van tenir lloc 62 afusellaments.