Το δεύτερο μεγαλύτερο και πιο αξιόλογο κάστρο της Λέσβου, είναι αυτό του Μολύβου στο βόρειο τμήμα του νησιού. Πρόκειται για ένα έργο των Γατελούζων ηγεμόνων, το οποίο υπέστη προσθήκες μεταγενέστερα από τους Οθωμανούς καθώς και πιο σύγχρονες επισκευές, που δύσκολα μπορούν να διακριθούν λόγω της μεγάλης ομοιότητας των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν.
Κάτω από τους δύο πύργους του έχουν βρεθεί υπολείμματα της αρχαίας ακρόπολης του 5ου αι. π.Χ, ενώ σε αντίθεση από εκείνη των παλαιοχριστιανικών και βυζαντινών χρόνων δυστυχώς δεν σώζεται τίποτα σήμερα.
Περί το 1373 (χωρίς να υπάρχουν επιγραφικά ή άλλα στοιχεία) τοποθετείται η ανοικοδόμησή του από την αρχή από τους Γατελούζους.
Το μεγαλύτερο μέρος των σημερινών στοιχείων του κάστρου ανάγεται επί τουρκοκρατίας, με την πρώτη φάση να τοποθετείται λίγο μετά το 1462, ενώ η τελευταία χρονολογείται πριν τα μέσα του 18ου αι.
Η θέση του επιλέχθηκε λόγω της στρατηγικότητάς της, ενώ για να μπει κάποιος στο εσωτερικό του έπρεπε να περάσει από τρεις διαφορετικές πύλες.
Σήμερα, το Κάστρο του Μολύβου απαρτίζεται από δέκα πύργους ο καθένας με το μεταπύργιό του, δύο προπύργια, την ακρόπολη στο βορειοανατολικό κομμάτι του, πέντε κτίρια στο εσωτερικό του και δύο προτειχίσματα.
Το Κάστρο του Μολύβου συγκαταλέγεται ανάμεσα στα καλύτερα διατηρημένα κάστρα της ανατολικής Μεσογείου, είναι επισκέψιμο και ανά διαστήματα φιλοξενεί διάφορες πολιτιστικές εκδηλώσεις.
