具体的筑城时期不明，是镰仓时代末期统治青梅市周边的三田氏的居城。三田氏被认为是平将门的后裔。永正六年(1509)，连歌师宗长访问胜沼城的三田弹正忠氏宗，此事被《东路之津登》记载。后来由于小田原北条氏的侵占，一度成为了北条氏的属下。永禄三年(1560)，三田氏响应上杉谦信的关东出征，参加了翌年(1561)的小田原城包围战。谦信退回越后时，武藏周边的很多豪族向北条氏再次投降。但三田氏依然顽强地反抗着，遭受到滝山城北条氏照的攻击。永禄六年(1563)被迫放弃胜沼城，在辛垣城固守城池进行抵抗，翌年即永禄七年(1564)城池再度陷落，三田纲秀自刃，三田氏灭亡。三田氏灭亡后师冈山城守将景进城，将胜沼城改名