Il castello, posto in posizione strategica all'imbocco dell'ampia vallata del Casentino a circa 10 chilometri da Arezzo, si trova sopra l'abitato di Castelnuovo di Subbiano, ed è considerato la più importante e significativa testimonianza di insediamento castellano della zona.
Chiaramente il suo nome va interpretato in relazione ad una preesistente costruzione chiamata Castelvecchio. Un documento del 1022 ci testimonia l'esistenza in loco, all'epoca chiamato Vico di Sesto in quanto vi era presente la sesta pietra miliare aretina, di un insediamento fortificato di proprietà dell'Abbazia di 
Santa Flora e Lucilla di Arezzo, alla quale restò in possesso fino al XIII° secolo. Pare che nel 1200 circa gli aretini distrussero il fortilizio e che l'abate benedettino allora in carica provvedette alla sua ricostruzione, da allora il castello fu chiamato Castelnuovo. Durante le guerre comunali il castello conquistato dai fiorentini fu ceduto in feudo alla nobile famiglia dei Della Fioraia che lo mantennero nei secoli a seguire.
La fortificazione è caratterizzata da un'alta e massiccia torre quadrata con coronamento aggettante a beccatelli circondata da un ampio recinto fortificato rettangolare, del quale la parte occidentale conserva ancora tracce della forma primitiva medievale. Tutto l'impianto originario è stato oggetto di numerose trasformazioni nel corso degli anni, la più pesante delle quali avvenne nel settecento, quando il maniero fu praticamente trasformato in villa. Oltre alla già nominata torre, anch'essa rimaneggiata, la corte interna è l'elemento che più mantiene inalterato il carattere medievale, seppure parzialmente rinnovato in caratteri neogotici. Anche la porta, detta 'Porta Vecchia', è ben conservata e ai suoi lati sono murati gli stemmi di nobili famiglie della zona.
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