Täyssinän rauhassa 1595 Ruotsin ja Venäjän valtakunnanraja muotoutui Kainuussa nykyiselleen. Kajaaninjoki oli Oulujoen vesistön merkittävä kulkuväylä ja Kajaanin linna rakennettiin Kaarle IX:n käskystä vuosina 1604–1619 sen koskipaikan kohdalle. Pietari Brahe perusti Kajaanin kaupungin joen etelärannalle vuonna 1651 vapaaherrakuntansa hallinnolliseksi keskukseksi. Linna toimi kaupungin suojana.
Suuren Pohjan sodan aikana vuonna 1716 venäläiset räjäyttivät Kajaanin linnan. Linnan kiviä käytettiin lähistön rakennusten kivijalkoihin ja välillä linna toimi siltapilarina sen yli kulkevalle maantiesillalle. Ajatus linnanraunion suojelusta syntyi 1800-luvun loppupuolella. Linnaa restauroitiin laajemmin viimeksi vuosina 2001–2008.