A la muerte de Sancho IV se produjeron luchas para ocupar el trono; por lo que su viuda, doña María de Molina, tuvo que refugiarse en Cuéllar con su hijo, el príncipe heredero Fernando, en donde convocó Cortes en 1297. Entre las luchas entre los distintos pretendientes a la Corona, doña María de Molina (María Alfonso de Meneses, hija del infante Alfonso de Molina y su tercera esposa Mayor Alfonso de Meneses) estableció su residencia y la de sus seguidores en la Villa de Cuéllar.En 1319 consta que la Villa perteneció a Juan Díaz de Haro (Juan el Tuerto), que durante la regencia de María de Molina ocupó el cargo de Alférez Mayor de Castilla e intentó colaborar con la estabilidad del reino, dirigiendo en la práctica la política del reino desde la muerte de la regente.
En 1321, con la muerte de la regente, y sobre todo al heredar el Señorío de Vizcaya, Juan el Tuerto se convirtió en uno de los principales agitadores de la primera parte del reinado de Alfonso XI el Noble (proclamado rey a los trece meses, casado en 1325 con doña Constanza, hija de don Juan Manuel, prometida a Juan el Tuerto).
En 1326 casó por poderes en Calatayud con doña Blanca (hija de Pedro IV el Ceremonioso, futuro rey de Aragón; nieta del monarca aragonés Alfonso IV). Habiendo enviudado de doña Isabel de Portugal (hija del infante Alonso de Portugal, Alfonso IV de Aragón), con el matrimonio con doña Blanca quiso crear un foco favorable a la Corona de Aragón, consciente de la debilidad de Castilla.
Los dos bandos nobiliarios castellanos, uno dirigido por don Juan Manuel (nieto de Fernando III el Santo) y otro por el infante Felipe (hijo de Sancho IV) comenzaron a hostigar las pretensiones del Señor de Vizcaya, lo que condujo al caos militar y político del reino de Castilla y León.
A mediados de 1326, Alfonso XI fue declarado mayor de edad y, tras un intento de pactar con Juan el Tuerto, terminó ordenando su muerte. Sus bienes fueron confiscados por la Corona salvo el Señorío de Vizcaya, al que Alfonso XI permitió que accediera doña María Díaz II de Haro, hija de Juan el Tuerto y doña Isabel de Portugal.
La Villa de Cuéllar en 1326 regresaba a la Corona de Castilla.
Posteriormente, Pedro I el Cruel (1350-1369) casó en el Castillo de Cuéllar, conocido popularmente como de Pedro el Cruel, con doña Juana de Castro, nieta de Violante Sánchez de Castilla (hija ilegitima del rey castellano-leonés Sancho IV).
El 13 de agosto de 1382, el Castillo de Cuéllar fue testigo del fallecimiento por parto de doña Leonor de Aragón (esposa de Juan I, hija de Pedro IV de Aragón, hermana de Martín I el Humano).
En 1390 la Villa de Cuéllar se encuentra en manos de don Fernando de Trastámara (1380-1416), hijo de Juan I de Castilla y Leonor de Aragón, conocido también como Fernando de Antequera, fue el rey Fernando I de Aragón, de Valencia, de Mallorca, de Sicilia, de Cerdeña y de Córcega; Duque de Peñafiel, de Neopatria y de Atenas; Conde de Barcelona, de Rosellón y de Cerdeña; y regente de Castilla.
Entre 1416-1439 perteneció al infante aragonés don Juan, hijo de Fernando I de Antequera y doña Leonor Urraca de Castilla 'Condesa de Alburquerque', Juan II de Aragón, Duque de Peñafiel, rey de Navarra, de Aragón, de Sicilia, de Mallorca, de Valencia y de Cerdeña.
El Señorío de Cuéllar (1430-1433) pasó a manos de don Fadrique de Aragón, Duque de Arjona, Conde de Luna, Señor de Cuéllar y de Segorbe, hijo natural de monarca Martín el Joven de Sicilia.
El 23 de julio de 1433, el monarca castellano-leonés Juan II hizo entrega de la Villa de Cuéllar al Condestable don Álvaro de Luna, que juró pleito homenaje a sus habitantes el 3 de octubre del mismo año. El 24 de octubre de 1433, don Fadrique de Luna entregó el Señorío de Cuéllar a su hermana Violante de Aragón, existiendo dos Señores de la Villa.
La anomalía de dos Señores de Cuéllar se debe a que don Fadrique había caído en desgracia del rey en julio de 1433 y antes de ser desposeído de la villa se la cedió a su hermana Violante.
El Condestable comenzó a plantear la nueva fortaleza de Cuéllar, aunque dispuso de poco tiempo, en 1439 fue desterrado de la Corte.
El Señorío de Cuéllar fue cedido por Juan II de Castilla el 26 de abril de 1439 a Juan II de Aragón (hijo de Fernando I de Antequera y de Leonor Urraca de Castilla 'Condesa de Alburquerque), quien lo poseyó hasta 1444.
El 23 de julio de 1444, don Álvaro de Luna consiguió de nuevo el Señorío de Cuéllar, quizás por haber comenzado una nueva fortaleza en la villa, tomando posesión al año siguiente. Fue entonces cuando se realizó la mayor obra en el Castillo, que le defendió de sus enemigos afrontando las revueltas que precedieron a su ejecución el 2 de junio de 1453 en Valladolid.
Tras la muerte de don Álvaro de Luna, el Señorío de Cuéllar volvió a Juan II de Castilla, y se le otorgó a la infanta de Castilla, futura reina Isabel la Católica.
El rey Juan II (hijo de Enrique III el Doliente y doña Catalina de Lancáster) murió en Valladolid el 22 de julio de 1454, estando enterrado en la Cartuja de Miraflores de Burgos. El 20 de julio de 1454 le sucedió su hijo Enrique IV.
La infanta Isabel fue señora de la Villa de Cuéllar hasta el 22 de julio de1464, cuando Alfonso Pérez de Segovia por orden del rey Enrique IV el Impotente (1454-1474) le ofrecía 20.000 maravedíes al año por la tenencia del Castillo. Estando en su posesión del Señorío de Cuéllar, Enrique IV hizo merced de él a su valido don Beltrán de la Cueva, en compensación de la renuncia que hizo éste sobre el Maestrazgo de Santiago, y con la condición de que se ausentara de la Corte.
Don Beltrán de la Cueva 'I Duque de Alburquerque' era uno de los personajes más importantes de la época junto a Juan Pacheco 'Marqués de Villena' y Miguel Lucas de Iranzo 'Condestable de Castilla'. Fue acusado de ser el padre de la princesa Juana, hija de Enrique IV y de su segunda esposa Juana de Portugal (hermana de Eduardo I de Portugal), apodada por sus enemigos como La Beltraneja.
Don Beltrán de la Cueva pertenecía a la nueva nobleza entronizada por Enrique IV, de linaje hidalgo, aunque modesto, su ascenso comienza en 1456 cuando se le nombró Mayordomo, Paje de Lanzas y Señor de Gimena. Al casar con una hija de los Marqueses de Santillana, ascendió a las más altas cotas de la nobleza, lo que le valió el título de Conde de Ledesma.
Su permanente ascenso en la Corte fue fruto de envidias, que se gravaron en 1460 cuando sustituyó a Juan Pacheco 'Marqués de Villena' en el cargo de Valido. Ante el desplante de Enrique IV, el todopoderoso Marqués de Villena reunió a los descontentos de la alta nobleza castellana, provocando los acontecimientos de la Farsa de Ávila, en la que se sustituyó en efigie al monarca.
La enemistad de Juan Pacheco 'Marqués de Villena' con don Beltrán de la Cueva se incrementó en 1464, cuando éste recibió del manos del rey el Maestrazgo de la Orden de Santiago, ambicionado por el Marqués de Villena para su hermano don Pedro Girón. Las luchas entre las facciones se hicieron cruentas, y el rey Enrique IV, temiendo que se le escapaba la sucesión a la Corona de su hija doña Juana, decidió transigir con los rebeldes llegando a un acuerdo con el Marqués de Villena por el que se consideró la renuncia de don Beltrán de la Cueva al Maestrazgo de la Orden de Santiago; a cambio se le otorgó el título de Duque de Alburquerque, con la posesión de distintas Villas y tierras.
Don Beltrán de la Cueva se retiró de la Corte a sus dominios de Cuéllar, desde donde únicamente salió para servir a los Reyes Católicos en la Guerra de Sucesión. La elección de Cuéllar, en lugar de Alburquerque donde construyeron su castillo, se debe a una posición estratégica más próxima a las intrigas cortesanas.
La vida de la Villa de Cuéllar cambio por completo: El nuevo Señor ejerció un importante control sobre los cargos del Concejo, inició importantes obras de transformación en el núcleo medieval centradas en la antigua fortaleza de Cuéllar (entre 1465-1475 se reedificó y se amplió).
Durante el reinado de Isabel la Católica (1474-1504), don Beltrán de la Cueva se encargo de ser confirmado en el cargo por la reina castellana y consiguió de Fernando el Católico que su padre Juan II de Aragón le cediera (mediante documento de 1476) los derechos que tenía sobre el Señorío de Cuéllar. Heredaron el Señorío de Cuéllar sus descendientes, Duques de Alburquerque, hasta la supresión de los mismos en el siglo XIX. Al poder nobiliario quedaba supeditado el poder del Común: La libre elección y nombramiento de los oficios de justicias, jueces, regidores y demás ministros de ella, a excepción de los procuradores generales, fieles y diputados, que corresponden al Común.