לאחר שזכו בנחלה החלו בני משפחת ולוס לבנות במקום חווה מבוצרת, צורת בנייה נפוצה באותו הזמן, אשר שמשה כמרכז אדמיניסטרטיבי ממנו יכלו האצילים לנהל את המתרחש באחוזה, להיות קרובים לחקלאים הצמיתים שעיבדו את אדמותיה וגם להסתתר בין כתליה המגנים בשעת צרה. לא ידוע מתי בדיוק נבנתה החווה המבוצרת, אולם יש להניח כי היא נבנתה בין השנים 1138–40, בתקופת מלכותו של המלך פולק ואולי אף בפקודתו. ההנחה לפיה בניית החווה המבוצרת הייתה בתקופה זו, מבוססת על המגמה אותה הנהיג המלך של מפעלי בנייה וביצור לאורך גבולות ממלכתו.
לא בכדי בחרו מקימי החווה את הנקודה בה היא נמצאת. ממקום זה ניתן להשקיף ולשלוט על שתיים מהחשובות שבכניסות המזרחיות אל ממלכת הצלבנים: גשר ז'ודיר בקרבת נהריים, (בערבית: ג'יסר אל מג'מע) שעליו עברה הדרך העתיקה שקישרה את דמשק ובית שאן דרך העיר אירביד וגשר שייח' חוסיין, הנקודה בה חוצה את הירדן דרך המלך שחיברה בין עג'לון לבית שאן. יחד עם השליטה שהעניק המבצר לצלבנים על דרכי הגישה בין בקעת הירדן ומערב הממלכה הסתכמו כל הגורמים לכדי הפיכתו של המקום לאחת מנקודות המפתח החשובות ביותר במערכת ההגנה על גבולות הממלכה.
בשנת 1168 מכר איבו ולוס (Ivo Velos) את החווה ואדמותיה לידי אבירי המסדר ההוספיטלרי תמורת 1,400 ביזאנטים של זהב. האבירים פירקו את המבנים הקיימים במקום עד ליסוד, ובנו במקומם את המבצר אותו ניתן לראות עד היום. לאחר בניית המבצר החלו האבירים להגדיל את נחלתם החדשה, אם בתשלום ואם תמורת תשורות ומתנות שונות, וזמן קצר לאחר מכן כבר השתרעה הנחלה על פני 200 קמ"ר, כשבתוכה עשרות כפרים מקומיים.
שנות השמונים של המאה ה-12 הביאו איתן תקופה של עימותים צבאיים רבים בין כוחות הצלבנים לבין הצבאות המוסלמים בהנהגתו של צלאח א-דין. בשנת 1182 התנגשו הצבאות במרומי רמת יששכר, קילומטרים ספורים מערבית למבצר. הקרב הסתיים בשוויון, אולם שנה לאחר מכן שבו הצלבנים למקום והצליחו לכבוש את מבצר פורבלה (טייבה).
בשנת 1187 הכניע צלאח א-דין את עיקר הכח הצלבני של ממלכת ירושלים בקרב קרני חיטין והחל לשעוט אל פנים הממלכה כשהוא כובש ומכניע כל עיר וכל מבצר שעמדו בדרכו. רק שלושה מבצרים עמדו בפרץ, וכוכב הירדן, שהיה מאויש באותה התקופה בכוחות מתוגברים, היה אחד מהם (האחרים היו מבצרה של צפת והעיר צור). המוסלמים הגיעו לשערי המצודה בחודש יולי שנת 1187, ומשלא עלה בידם לכובשה הטילו עליה מצור. המצור הקשה נמשך עד תחילת 1189 עם הפוגה קצרה והסתיים בכיבוש המבצר על ידי התוקפים המוסלמים.
ממלכת ירושלים השנייה.
לאחר מותו של צלאח א-דין בשנת 1193 עבר המבצר, יחד עם כל חלקה הצפוני של ארץ ישראל לידי סולטאן דמשק אלמלכּ אלמועט'ם אחד מיורשיו של צלאח א-דין. באותו הזמן הגיע יורש אחר של צלאח א-דין, הסולטאן אל-כמאל שליט מצרים, לכדי הסכם מול פרידריך השני, קיסר האימפריה הרומית הקדושה לפיו יקבלו הנוצרים שליטה מחודשת על ירושלים, תמורת עזרה לאל-כמאל בהכנעת אחיו שליט דמשק.
כתוצאה מברית זו הנהיג אלמועט'ם, שבירתו דמשק הייתה חשובה לו יותר מאשר יתר הטריטוריות שבידיו, שיטת הגנה חדשה בממלכתו. הוא החליט לחזק ולבצר את קו ההגנה הראשון של דמשק (ומסיבה זו הקים את מבצר נמרוד) בעוד שאר המבצרים שמעבר לקו ההגנה החדש נהרסו עד ליסוד, כדי למנוע מכוחותיו של פרידריך השני לשוב ולתפסם בעתיד.
בשנת 1219 ננטש מבצר כוכב הירדן על ידי מגיניו והושאר שומם ומוכן למלאכת ההריסה, מלאכה שנשלמה בשנת 1228. אולם הורסיו של המבצר לא פירקוהו עד ליסוד אלא מוטטו את קומת המבנים העליונה על זו שמתחתיה וסתמו את החפיר. במצב זה התגלה המבצר לאחר כ-750 שנים על ידי הארכאולוגים הישראלים.
בשנת 1241, בעקבות הסכם שחתם ריצ'רד מקורנוול עם מושל מצרים הוחזר המבצר לידיים נוצריות והושב לידי מסדר ההוספיטלרים יחד עם כל הנחלה שהייתה נחלתם. לאחר שובם לגליל החלו ההוספיטלרים להרחיב את נחלותיהם ושלטו לבסוף על האזור שבין העיר נצרת לימת הכנרת. על אף התחזקותם והרחבת שליטתם של ההוספיטלרים באזור, הם מעולם לא שיקמו את מבצר כוכב הירדן ההרוס, וכאמור הוא נשאר בעזבונו עד לשנות השישים של המאה ה-20.
האתר בעת החדשה.
במאה ה-18, לאחר חמש מאות שנות עזובה, הוקם על חורבות המבצר כפר בשם "כאוכב אל הווא" ("כוכב הרוחות"). מקימיו של הכפר היו בני שבט בדואי שמאסו בחיי הנדודים והחליטו להקים לעצמם מושב קבע. בתקופת המנדט הבריטי נודעו תושבי כאוכב אל הווא ביחסם העוין ליהודי האזור ועקב כך נערכו בשנת 1938 מספר פשיטות במקום על ידי פלגות הלילה המיוחדות בהנהגתו של אורד צ'ארלס וינגייט.
ב-16 במאי 1948 כבש כוח מגדוד 13 של חטיבת גולני את הכפר כאוכב אל הווא. ההתקפה החלה בהפגזת מרגמות על הכפר. עם תחילת ההפגזה נסו תושבי הכפר והוא נתפס ללא קרב. המקום חלש על כל גזרת הקרב עם העיראקים ולכן הם ניסו לכבשו. כבר ב-17 במאי 1948 בשעות אחר הצהריים הבחינו חיילי גולני בפלוגה עיראקית עולה דרך נחל תבור במגמה לנסות ולכבוש בחזרה את הכפר והמבצר. ב-18 במאי 1948 עם שחר ישבו החיילים העיראקים לסעוד ארוחת בוקר ולהחליף כוח לקראת המשך העלייה למבצר. חיילי גולני התגנבו בין גדרות האבן ושיחי הצבר והפתיעו את העיראקים במכת אש מטווח של 50 מטר בלבד. צוות מכונת היריה של העיראקים שהופנה כלפי הפורצים חוסל ברימון יד. תדהמת העיראקים הייתה שלמה והם החלו לסגת בחיפזון וללא סדר כשחיילי גולני מזנבים בהם. נספרו 30 הרוגים ושלל רב. לחיילי גולני היו רק שלושה פצועים קל. לאחר מפלה זו לא ניסו העיראקים לשוב ולתקוף את המקום והסתפקו בהפגזות. ב-22 במאי 1948 נטשו העיראקים את האזור ועברו לצפון המשולש.
בשנת 1959 הקים מאיר הר-ציון בקרבת המצודה את אחוזת שושנה, לזכר אחותו שנרצחה על ידי בדואים במדבר יהודה.
באמצע שנת 1963 תוקנה דרך העפר שהובילה למקום מאזור חמדיה ובית יוסף, והמחלקה לשיפור פני הנוף החלה בחשיפת המצודה כדי להכינה לביקורי תיירים. על העבודות פיקח איש רשות העתיקות נחמיה צורי. בשנת 1966 חידשה קבוצת ארכאולוגים בראשותו של מאיר בן דב את העבודות במקום, שחזרה את המבצר והוא נפתח לקהל הרחב על ידי רשות הטבע והגנים (אז "רשות הגנים הלאומיים") במרץ 1969. לקראת פתיחתו נסלל אליו כביש ממולדת. בקיץ 1970 נסלל כביש אל המצודה מעמק בית שאן.
בשנת 1994 הוקם מדרום למבצר הצלבני גן פסלים בו מוצגים פסליו של האמן הישראלי חתן פרס ישראל יגאל תומרקין. מצפון למבצר הצלבני הוקמה תחנת האכלה לנשרים שמשמשת מוקד רבייה ואישוש אוכלוסייה לעופות הדורסים בצפון הארץ.
בשנת 2011 הוקמה תצפית על שם הרמטכ"ל לשעבר דן שומרון. התצפית נמצאת למרגלות הכניסה הראשית של המבצר, בפינה הדרום מזרחית.
כינוייו של האתר.
את שמו העברי קיבל המקום עוד בתקופת התלמוד עם הקמתו של היישוב "כוכב" במקום. השם כוכב הירדן ניתן למקום בעת החדשה וציין את הנוף הנשקף ממנו אל עמק הירדן.
שמו הערבי של המקום "כאוכב אל הווא" (ﮔﻮﮐﺏ ﺍﻟﻫﻮﺍ) נגזר בראש ובראשונה מהשם העברי "כוכב". כבר בעת קיומו של המבצר הצלבני במקום בימי הביניים כינו המוסלמים את המבצר בשם זה, הנגזר משמו הקדום של המקום ומהעובדה כי מיקומו החשוף בראש המצוקים גורם לו להיות שטוף רוחות לאורך כל ימות השנה. האגדה מספרת שכאשר נאלץ צלאח א-דין לתרץ את כישלונו בכיבוש המבצר, הוא תלה את האשמה ברוחות העזות שנושבות במקום ומקשות את קיום החיים מחוץ לחומות המבוצרות.
האבירים הצלבנים, מקימיו של המבצר, כינו אותו בשם בלוואר (Belvoir) שמשמעו "יפה נוף", בגלל המראה המרהיב הנשקף ממנה. השם השני לו זכה המבצר בתקופה הצלבנית היה "קוקט" (Coquet, "חינני" בצרפתית), שם המרמז כנראה על יופיו של המבצר בעיני תושביו.
מבנה המבצר הצלבני.
מבצר כוכב הירדן בנוי אבני בזלת והוא מדגם "מבצר בתוך מבצר". המכלול מורכב מחומה חיצונית מרובעת שמחוץ לה נחפר חפיר ובתוכה נבנתה חומה נוספת, מעין מבצר קטן (דאנז'ון), אשר היה מרכז החיים של המצודה ושימש כמבצר משני לאבירים במקרה של פריצת החומה החיצונית. בפינות המצודה הפנימית נבנו מגדלים בולטים אשר שלטו על חומותיה. מגדלים דומים נבנו בפינות ובאמצע כל צלע של החומה החיצונית. היקפן של החומות החיצוניות 480 מטרים ועוביין 3 מטרים. בעת בניית החומות השתמשו הצלבנים בעופרת וברזל כדי לחזק היטב את החיבורים בין אבני הבניה. חומות המצודה הפנימית בנויות מקמרונות חביתיים ובשתי קומות. בין הקמרונות הייתה חצר פנימית. מבנה זה הוא למעשה מצודת קסטרום עם מגדל עוז.
בעת בניית המבצר חפרו בוניו חפיר מלאכותי, 10 מטרים עומקו ו-20 מטר רוחבו. בימי שלום מי השתייה הובאו ממעיין "עין הידיד" הנמצא כמה מאות מטרים מדרום למבצר. החפיר משתרע לאורך החומות הצפונית, המערבית והדרומית של המבצר. בפאה המזרחית לא היה צורך בחפיר, הודות למדרון התלול שהשתרע למרגלות החומה, ומנע התקרבות של כלי הפריצה העיקרי של התקופה - מגדל המצור.
החומה המזרחית, שלא הייתה מוגנת על ידי החפיר, חוזקה על ידי חומה נטויה ("חלקלקה") ומגדל חיצוני ("ברביקן") ששלט על השטח המת שלמרגלותיה המזרחיים של המצודה.
חומותיו החיצוניות של המבצר נבנו על בסיס קשתות מקומרות שרוחבן כשבעה מטרים. השימוש בקשתות יצר למעשה חומות חלולות בעלות שתי קומות, כאשר חללים אלו שימשו לשימושים שונים, ביניהם אחסנת מזון ותחמושת ומקום מחיה לבהמות וסוסים. הגג של האולמות שבתוך החומות שימש כשביל תצפית לשומרי המבצר. מבנה זה הוא למעשה מצודת קסטרום עם חצר פנימית המקיפה את המצודה הפנימית.