Die Frauenburg wurde vor 1327 durch die Grafen von Sponheim erbaut und gehörte zur hinteren Grafschaft. Sie diente der Gräfin Loretta von Sponheim ab 1331 als Witwensitz, nachdem sie die Regierungsgeschäfte an ihren Sohn Johann III. übergeben hatte. Die Frauenburg war später Amtssitz eines sponheimischen Amtmannes. Zerstört wurde die Burg 1673 in der so genannten Wildfangfehde durch lothringische Truppen. Die Frauenburg ist nicht mit der 1328 von Balduin von Luxemburg erbauten Burg bei Birkenfeld identisch.
Am Fuße der Burg lag einst die Stadt Tal Frauenberg, die wohl mit der Errichtung der Frauenburg kurz vor 1330 entstand und bereits 1332 Stadtrechte erhielt. Am 29.06.1761 wurde sie durch ein Hochwasser zerstört und nicht wieder aufgebaut. Die Bewohner gründeten direkt danach auf sicherer Höhe die beiden Dörfer Sonnenberg un ( Neu- ) Frauenberg.
Gräfin Loretta war eine außergewöhnliche Frau des 14. Jahrhunderts. Mit 27 Jahren übernahm die Junge Witwe die Herrschaft in der Grafschaft 1323 und führte sie mit starker Hand bis 1331 für ihre drei Kinder. Durch die wagemutige Gefangennahme des mächtigsten Reichsfürsten, Balduin von Trier 1328 ging sie in die Geschichte ein. Dadurch erschütterte sie ganz Europa, wurde von dem Kaiser mit der Acht und von dem Papst mit dem Bann belegt, setzte aber ihre Ansprüche durch, so das Balduin einen Sühnevertrag unterzeichnen musste. Als sie die Herrschaft an ihren Sohn übergeben hatte, verzichtete sie auf Herrstein als Witwensitz und wählte satt dieses Ortes die Frauenburg, wo sie auch ihren Lebensabend verbrachte.