La insurrección del 6 de octubre de 1934, encabezada por el presidente Lluís Companys y en la que se proclamó el Estado Catalán, devolvió el protagonismo al Castillo. Los jefes militares que obedecieron a la llamada fueron encarcelados en su interior, que fue, de nuevo escenario de consejos de guerra y de ejecuciones de sentencias a muerte.
El 23 de agosto de 1936, el Comité de Milicias Antifascistas tomó posesión del Castillo y, con la voluntad de hacer visible el cambio de manos, llevó a cabo un acto simbólico en el que se sustituyó el nombre del patio de armas por el de “Plaza de la Libertad”, y en cuya entrada se colgó un cartel con el lema “Orden, serenidad y disciplina”. El acto estuvo encabezado por el presidente Lluís Companys, encargado también de izar allí la bandera catalana.
Rápidamente, el Castillo pasó a convertirse en un espacio “de guerra” en el que se reclutaron las milicias de ERC y se asumieron unas inoperantes funciones de defensa antiaérea y, de nuevo, de prisión política y militar, como lugar de juicios y ejecuciones, en el foso de Santa Elena. La principal función del Castillo durante la Guerra Civil fue la de prisión militar vinculada a la represión y fusilamiento de los jefes militares del Alzamiento por sentencia de consejos de guerra. Estas funciones dieron lugar a condenas por tribunales militares -las acusaciones de rebelión militar- y tribunales populares -las acusaciones por filiación falangista, tradicionalista, etc..-. A partir de los Hechos de Mayo de 1937, se persiguieron, sobre todo, delitos de traición, espionaje, sabotaje, derrotismo y disidencia antifascista.
Durante la Guerra Civil (1936-1939), en el Castillo de Montjuïc se encarcelaron casi 1.500 persones y se ejecutaron unas 250, la mayoría militares y civiles acusados de alta traición y espionaje contra la República. Solo el 11 de agosto de 1938, por ejemplo, hubo 62 fusilamientos en el foso de Santa Elena.