Dalla seconda metà del XII secolo l'insediamento diviene sede privilegiata del ramo più importante dei conti Gherardeschi che, successivamente, prese il nome dal castello.
Nel 1270 il castello di Donoratico fu occupato dai conti di Biserno, ribelli al comune di Pisa ed appoggiati dalle forze guelfe e angioine. In questo periodo, accanto all'area sommitale vi era un "burgus", indice di una certa consistenza demica dell'insediamento.
Nel corso del XV secolo, come i limitrofi centri anche il castello di Donoratico passa sotto il dominio fiorentino in concomitanza al graduale abbandono delle aree più limitrofe dellinsediamento.