El castillo de Belmonte también ha dejado su huella en la historia del cine. Desde que en 1961 sirviera de escenario para la superproducción internacional El Cid, protagonizada por Charlton Heston y Sofía Loren, la fortaleza ha sido un marco incomparable para diversas películas de épocas muy distintas.

En El Cid, dirigida por Anthony Mann en 1961, el castillo aparece como telón de fondo durante la secuencia del torneo. Años más tarde, en 1985, Paul Verhoeven eligió Belmonte para rodar casi en su totalidad Los señores del acero, una filmación que incluso dejó huella en el propio edificio, ya que durante el rodaje se quemó parte de la torre del homenaje.

El cine español también se ha fijado en Belmonte. En Juana la Loca, de Vicente Aranda (2001), el castillo protagoniza el primer fotograma, aunque el subtítulo lo identifica erróneamente como el de Tordesillas. Poco después, en 2002, Manuel Gutiérrez Aragón utilizó de nuevo sus estancias en El caballero Don Quijote, llegando a pintarse de color granate muchas de sus paredes interiores para la ambientación.

Incluso la animación lo convirtió en escenario: en 1978, Ralph Bakshi lo tomó como referencia para recrear la fortaleza de Helm en su versión animada de El Señor de los Anillos, donde aparece atacada por los orcos de Isengard en la célebre batalla del Abismo de Helm.