Kalaja e Petrelës është ndërtuar gjatë shekujve V-VI e.s, pra të Antikitetit të Vonë, gjatë perandorisë së Justinianit të I-rë (527-565 e.s.). Gjatë periudhës bizantine janë kryer fortifikime dhe shtesa muresh për të shtuar sigurinë e saj. Gjatë shekujve XIII-XIV kalaja u kthye në rezidencën e familjes së Topiajve. Ata ishin një familje e rëndësishme feudale shqiptare, princër të Arbërisë. Gjatë luftërave midis Skënderbeut dhe osmanëve, Petrela ishte një qendër e rëndësishme pasi Mamica, motra e Skënderbeut, e martuar në familjen Topia, ishte vendosur në këtë Kështjellë. Gjatë kësaj kohe u rindërtua edhe hyrja e kalasë duke iu bashkuar asaj ekzistuese. Petrela u bë një qendër urbane duke filluar nga shekulli i 13-të deri në ditët e sotme. Vetëm pak minuta larg kësaj kalaje gjejmë edhe vendbanimin antik të Përsqopit, një qytet Ilir, i ndërtuar në shekullin e IV p.e.s.