Le fils de Guillaume, Henri Ier d'Angleterre, tente de régler ce dernier problème au xiie siècle par la construction du donjon à proximité de la tour-porte. Cette tour carrée, peut-être entourée d'un mur, est un véritable château à l'intérieur du château. Construit vers 1120, il fait partie des nombreuses tours construites par le roi d'Angleterre après sa reprise en main du duché de Normandie.

Bernard Beck citant Robert de Torigni dit : « le roi Henri (Henri Ier Beauclerc) fit faire un très haut donjon dans le château de Caen, et renforça en hauteur le mur de ce même château que son père avait fait construire. Il laissa le rempart de la ville tel que son père Guillaume l'avait élevé. ».

Mais le rôle administratif et politique du château reste prégnant. Plus ou moins à la même époque, le roi d'Angleterre fait également construire une nouvelle Grande Salle, aujourd'hui connue sous le nom de salle de l'Échiquier. Deux fois plus grande que la précédente, elle permet de répondre au faste de la cour royale. Cet usage survivra, puisque son successeur Henri II d'Angleterre y accueille par deux fois, en 1158 et 1173, le roi des Francs Louis VII le Jeune, et avec ses fils (Richard Cœur de Lion et Jean sans Terre) y organisent en 1182 une fastueuse cérémonie pour les fêtes de Noël afin de démontrer la supériorité de sa cour et donc son prestige à ses adversaires, notamment le roi de France Philippe II. Le château abrite deux conciles, dont l'un ayant pour objet de lever l'interdit déclenché à la suite de l'assassinat de Thomas Becket.

Fait rare, une seconde salle d'apparat, plus petite, est semble-t-il construite au sud-ouest du grand hall sur l'esplanade surplombant la ville. L'étude des Grands rôles de l'Échiquier montre également que la résidence princière caennaise est l'une des plus visitées par les ducs-rois. Et surtout son rôle politique et administratif y est clairement identifié, surtout à partir de 1170 quand l'administration fiscale et judiciaire est partiellement sédentarisée à Caen.