Bâti sur un éperon rocheux dominant la ville, le château fut le siège des ducs de Normandie. Guillaume, fils naturel du duc Robert le Magnifique et d'Arlette, fille d'un tanneur de Falaise, y voit le jour vers 1027. Cette filiation atypique lui vaudra longtemps le surnom de « Guillaume le Bâtard ». Aujourd'hui restauré, le donjon roman et la basse-cour permettent de revivre l'enfance du futur conquérant.

Capitale politique du duché à partir des années 1060, Caen voit Guillaume et la duchesse Mathilde fonder l'Abbaye-aux-Hommes et l'Abbaye-aux-Dames, en pénitence d'un mariage jugé incestueux par Rome. Le château, l'un des plus grands d'Europe, abrite l'administration ducale, le trésor et la garnison. C'est de Caen que partiront les ordres pour la grande expédition de 1066 — et c'est là que Guillaume reposera après sa mort.

Dès le XIᵉ siècle, des chevaliers normands quittent la Normandie pour mener fortune dans le sud de l'Italie. Robert Guiscard et son frère Roger de Hauteville conquièrent la Sicile aux Sarrasins entre 1061 et 1091. Le royaume normand de Sicile, contemporain de la dynastie de Guillaume en Angleterre, devient l'un des plus brillants foyers culturels d'Europe. Le Palais des Normands, avec sa Chapelle palatine aux mosaïques byzantines, témoigne du génie syncrétique de cette dynastie qui rayonna de la Manche jusqu'à la Méditerranée.

Choisi pour son large estuaire et sa proximité avec l'Angleterre, le port de Dives accueille tout au long de l'été 1066 la flotte normande en construction. Près de 700 navires y sont assemblés, capables de transporter chevaux, hommes en armes, vivres et matériel de siège. Bloquée par les vents contraires, l'expédition partira finalement de Saint-Valery-sur-Somme dans la nuit du 27 au 28 septembre, pour débarquer à Pevensey le lendemain.

Au matin du 14 octobre 1066, l'armée normande affronte les troupes du roi anglo-saxon Harold II Godwinson sur la colline de Senlac. Pendant près de neuf heures, les charges de cavalerie alternent avec les retraites feintes pour briser le mur de boucliers ennemi. Harold s'effondre au crépuscule, frappé selon la tradition par une flèche dans l'œil. La bataille marque la fin de l'Angleterre anglo-saxonne et l'entrée du royaume dans l'orbite normande.

Le matin de Noël 1066, Guillaume est sacré roi d'Angleterre par Aldred, archevêque d'York, dans l'abbaye récemment achevée par Édouard le Confesseur. Lorsque la foule, à l'extérieur, acclame le nouveau roi en anglais et en français, les soldats normands postés autour de l'édifice croient à une émeute et incendient les habitations voisines. Cette cérémonie inaugure la dynastie anglo-normande qui régnera sur l'Angleterre pendant près d'un siècle.

La cathédrale Notre-Dame de Bayeux, reconstruite sur ordre d'Odon de Conteville, demi-frère de Guillaume et évêque de Bayeux, est consacrée le 14 juillet 1077 en présence du Conquérant. C'est probablement à cette occasion que la fameuse Tapisserie est exposée pour la première fois — broderie de laine sur lin de 70 mètres relatant la conquête en 58 scènes. Aujourd'hui inscrite au registre Mémoire du Monde de l'UNESCO, elle reste l'un des plus précieux témoignages narratifs du XIᵉ siècle.

Blessé lors du siège de Mantes durant l'été 1087, Guillaume est ramené au prieuré Saint-Gervais, sur les hauteurs de Rouen, pour y être soigné. Conscient de sa fin proche, il y dicte ses dernières volontés et s'éteint le 9 septembre 1087. Sa dépouille, après bien des tribulations, sera inhumée à l'Abbaye-aux-Hommes de Caen. La crypte romane Saint-Gervais, dernier lieu de vie du Conquérant, conserve la mémoire de cet instant fondateur de l'histoire européenne.