El material es mayoritariamente mampostería, a excepción de la galería de arquillos, en ladrillo, que corona la construcción y que en el siglo XVI sustituyó a la primitiva almena. La estructura es en esencia la primitiva del siglo XIV: un pronunciado rectángulo orientado en su eje mayor de noreste a suroeste. Al exterior llama la atención, además de la citada galería de arquillos semicirculares, las dos torrecillas semicirculares, que en su origen tiene un viso claramente defensivo, y que en época renacentista sirvieron para enmarcar una nueva entrada señorial al castillo-palacio. En el interior se construyó una portada soportada por columnas estriadas, con decoración en relieve de grifos, cornucopias y guirnaldas. Estas reformas del siglo XVI fueron promovidas por el virrey de Aragón, Pedro Martínez de Luna, primer conde de Morata, que desarrolló una gran actividad constructiva y suntuaria, de la que es igualmente ejemplo el Palacio de Morata en Zaragoza, actual sede de la Audiencia. Sus actuaciones se encaminaron a dotar a la primigenia fortaleza de un carácter más palaciego. Su antecesor, el Papa Luna, también se había mostrado como una gran promotor de las artes, por lo que es de suponer que de él partieran las obras más ricas y bellas del edificio del siglo XIV, como las yeserías y el artesonado de la Sala Dorada y de la Alcoba adjunta. El autor material de las mismas bien pudo ser Mahoma Ramí, que trabajo en el cimborrio de la Seo de Zaragoza que patrocinó el Papa Luna.

     Las reformas efectuadas en el siglo XVII por el nuevo propietario del palacio, Francisco Sanz de Cortés, marqués de Villaverde se encuentran ampliamente documentadas gracias al largo pleito que se derivó de la compra de la propiedad en 1665 y que duró nada menos que un siglo, cerrándose por fin en 1768. Este marqués de Villaverde mandó modificar la entrada principal, incorporando una estructura arquitectónica a la puerta, y elevando las dos torrecillas que la flanquean, cubriéndolas con pizarra; igualmente mandó reedificar las torres de las esquinas y cubrirlas con cúpulas y ampliar el patio de armas construyendo dos formidables baluartes. En el interior la reforma más decisiva fue la cubrición del patio interior, o luna, con su bóveda sobre pechinas, y la construcción en este claustro de una escalera de elegantísimas arcadas.

     Una larga etapa de abandono dejó en un estado lamentable el castillo de los Luna. Afortunadamente, las labores de restauración han recuperado un singular edificio que, constituido actualmente en Centro de Turismo Cultural, sirve también para albergar los servicios de la Comunidad del Aranda y próximamente el que se quiere sea uno de los especiales paradores de la Red de Aragón de Hospederías.