واژه فلک الافلاک به معنای سپهر سپهران است و به دلیل دارا بودن دوازده برج می‌توان به دوازده برج فلکی اشاره کرد و نام فلک الافلاک نیز از همین جا ریشه گرفته است.
بنای باشکوه این قلعه مربوط به دوره ساسانیان می‌شود، زمانی به عنوان زندان برای اسرای رومی استفاده شد و در قرن چهارم نیز به عنوان مقر حکومت انتخاب گردید، پس از آن تبدیل به خزانه داری حاکم لرستان شد و به خاطر معماری زیبا جزو شاهکار‌های مهندسی و معماری دنیا شناخته شده است. بلندترین دیوار در این قلعه ۳۳ متر است و پلان هشت ضلعی نامنظمی دارد. قلعه فلک الافلاک در زمان قاجار بازسازی شد و در دوران پهلوی نیز به عنوان پادگان نظامی و زندان سیاسی استفاده می‌شد. سر انجام در سال ۱۳۴۹ قلعه فلک الافلاک در آثار ملی ایران به ثبت رسید و تبدیل به موزه‌ای باارزش شد. در سال‌های اخیر نیز نمای بیرونی و داخلی قلعه بازسازی شده اند و موزه‌های باستان شناسی، مردم شناسی، آزمایشگاه مرمت اشیا و چایخانه سنتی راه اندازی شده است. قلعه فلک الافلک در طول زمان نام‌های گوناگونی مانند دژ شاپورخواست، قلعه خرم آباد، کاخ اتابکان، دوازده برجی داشته است، اما از زمان قاجار به بعد نام فلک الافلاک به خود گرفته است.