Credir mai Llantrisant yw tref hynaf Cwm El á i. Yn wahanol i'r rhan fwyaf o drefi a phentrefi Rhondda Cynon Taf, mae ei hanes yn dechrau sawl canrif cyn y Chwyldro Diwydiannol. Adeiladwyd y dref ar ben bryn, ac mae Bro Morgannwg yn ymestyn islaw.

Mae digon o le i gredu bod cymuned Geltaidd wedi byw yma mor gynnar â'r seithfed ganrif o leiaf , neu hyd yn oed mor bell yn ôl â'r goresgyniad Rhufeinig o ystyried gweithgarwch y lleng Rufeinig yn yr ardaloedd cyfagos. Daeth Llantrisant yn un o'r cadarnleoedd Normanaidd pwysicaf yn y de, yn bennaf oherwydd ei leoliad uchel rhwng y dyffryn a thir mynydd diffaith y gogledd.

Mae'n bosibl i'r castell Normanaidd cyntaf gael ei adeiladu rywbryd rhwng 1096 ac 1100. Yn ogystal â'i leoliad strategol, un o'i swyddogaethau pwysicaf oedd amddiffyn eglwys y plwyf a chymuned o dyddynwyr. Cysegrwyd yr Eglwys Normanaidd gan genhadon Llanilltud Fawr i'r saint Illtyd, Gwynno a Dyfodwg, gan roi i'r dref ei henw presennol, Llantrisant. Fe'i hailadeiladwyd tua 1246, pan atgyfnerthwyd y castell cyfagos hefyd.

Er gwaethaf y gwaith o atgyfnerthu'r castell, gwelodd Llantrisant gyfres o wrthryfeloedd gwaedlyd. Gwrthryfel Llywelyn Bren ym 1316 oedd y pwysicaf, gan iddo ddinistrio'r arglwyddiaeth gyfan, gan gynnwys Llantrisant, mewn dim ond naw wythnos. Fodd bynnag, defnyddiwyd y castell am o leiaf ddeng mlynedd arall, a chafodd ei ddefnyddio fel carchar dros nos i'r Brenin Edward II, a gipiwyd fis Tachwedd 1326 cyn cael ei ddienyddio mewn ffordd erchyll yng Nghastell Berkeley. Er bod cyfeiriad byr at ymladd yn y castell wedyn, prin iawn yw'r sôn amdano ar ôl 1404. Does dim sicrwydd a gafodd y castell ei chwalu gan ddynion Owain Glyndwr neu ei adael yn segur yn dilyn cyfnod o sefydlogrwydd.