L'édifice le plus important et le plus spectaculaire du site est une grande pyramide en terrasses, appelée Castillo (château en castillan) par les conquistadors espagnols. D’une hauteur de 24 mètres du sol à la plateforme supérieure, il ne s’agit pas de la plus haute de la région (elle est par exemple moins élevée que celle de Uxmal, haute de 40 m) mais c'est celle qui est dans le meilleur état de conservation (il n'est d'ailleurs plus possible de grimper jusqu'au sommet, et ce, depuis 2007, dans un esprit de conservation). Du sommet de la pyramide, on peut toutefois voir tous les autres édifices du site ainsi que la forêt environnante, d'une superficie de 300 hectares. La légende veut qu'à la fin du xe siècle, Chichén Itzá ait été occupée par les Toltèques conduits par le légendaire Quetzalcoatl, le Serpent à Plumes, chassé par une faction rivale de la capitale toltèque, Tula, au nord de l'actuelle Mexico. Le Castillo, attribué à ces étrangers, présente des innovations architecturales qui tournent autour du thème du Serpent à Plumes.
La pyramide a une base carrée et une vocation calendaire. En effet, la civilisation maya a développé à un degré très avancé l’astro-architecture qui consiste à allier les connaissances astronomiques au savoir-faire architectural.
Ainsi, la pyramide présente quatre faces chacune divisée en neuf plateaux et portant quatre escaliers ayant chacune 90 marches, et non 91 comme le croient un grand nombre de personnes, en effet les marches ont été numérotées récemment afin de mettre fin aux rumeurs. L’orientation et la construction de la pyramide sont telles qu'au moment précis des équinoxes de printemps et d'automne, le soleil produit avec les arêtes de la pyramide une ombre portée qui fait croire que les grosses têtes de serpents au pied des escaliers de la pyramide sont prolongées par le corps ondulé d'un serpent. Ce serpent n'est autre que le dieu Kukulkan ou « serpent à plumes ». Ce phénomène provoque un afflux très important de touristes à cette époque.