Um 1225 wurde der spätromanische, viergeschossige Wohnturm II außerhalb der südlichen Ringmauer errichtet. Er diente offensichtlich vorrangig gehobenen wohnlichen Ansprüchen, denn er besaß im ersten und zweiten Obergeschoss je einen Kamin und Zugänge zu einer im Jahre 1226 oder kurz danach südlich an die Schildmauer angebauten Abortanlage. Das dritte, unbeheizbare Obergeschoss des Turms, das sich mit vier Fenstern nach außen öffnete, kann als Sommerlaube bezeichnet werden, die einen schönen Blick ins Unstruttal gestattete. Der Wohnturm diente vorrangig gehobenen wohnlichen Ansprüchen, vermutlich denen der landgräflichen Familie. Gleichzeitig fand um 1220/30 auch der Ausbau der Doppelkapelle mit der endgültigen Einwölbung und den Zackenbögen statt. Die letzte große Bautätigkeit der Romanik erfolgte unter Landgraf Ludwig IV. (1217-1227) und seiner Frau Elisabeth, vermutlich im Hinblick auf den hohen Rang der Thüringer Landgrafen und die politische Absichten in der Mark Meißen ab ca. 1221. Mit dem Tod Ludwigs 1227 und der Konzentration der Ludowinger auf die hessischen Gebiete endeten die Baumaßnahmen. Nach dem Tod des letzten Landgrafen Heinrich Raspe fiel die Burg 1247 an die wettinischen Markgrafen von Meißen. Die Anlage wurde sowohl in strategischer als auch in repräsentativer Hinsicht bedeutungslos. Unter dem thüringischen Landgrafen Herzog Wilhelm III. wurde ab etwa 1440 mit tiefgreifenden Umbauten begonnen, die umfangreiche Bestandteile der romanischen Bausubstanz, besonders im Bereich des Palas und der Wohnbauten vernichteten. Hierzu gehörten der Bau einer neuen Küche (1401 oder Mitte des 15. Jahrhunderts), der Umbau der älteren Wohnbauten (Grosse Kemenate, heute Fürstenbau, ab 1458) und des romanischen Wohnturms (1462/63) sowie die Erneuerung des Torhauses (Löwentor). Die Dachlandschaft wurde stark verändert und mit mehreren Türmchen versehen, außerdem neue Fachwerkgeschosse und Erker aufgesetzt. Erst aus dieser Zeit stammen auch die Zwingermauern im Osten, Norden und Südwesten der Kernburg und das Osttorhaus und Westtorhaus. Allerdings fehlt für diese aufwendige Bautätigkeit bisher der historische Hintergrund, es kann nur vermutet werden, dass Landgraf Wilhelm III. (1445-1482) von Weimar der Neuenburg eine größere Aufgabe zubilligte, vielleicht eine bedeutendere Residenzfunktion, die letztlich aber wohl nicht verwirklicht werden konnte.