Der Bergfried „Dicker Wilhelm“ befindet sich am äußersten östlichen Punkt der Burg und entstand im letzten Viertel des 12. Jahrhunderts.
Zu dieser Zeit wurde der erste Bergfried in der Kernburg abgetragen. Dessen Abbruchmaterial wurde offenbar bis etwa zur halben Höhe für den Bau des „Dicken Wilhelm“ wiederverwendet.
Der Turm besitzt eine durchgehende Mauerstärke von 2,8 Metern, einen Durchmesser von 14 Metern und misst bis zur Mauerkante 23 Meter. Ursprünglich war er vermutlich höher; der hochmittelalterliche Turmabschluss ist jedoch nicht überliefert. Die ehemals mit Schiefer gedeckte Turmhaube stammt aus dem Jahr 1550.
Über der heutigen ebenerdigen Tür ist noch der ursprüngliche Eingang erkennbar. Er führte in das Hauptgeschoss mit seinem mächtigen Kuppelgewölbe. Wie der Zugang ursprünglich erfolgte, ist nicht gesichert. Möglich ist ein hölzerner Vorbau mit Treppe.

Der Turm diente neben Wach- und Repräsentationszwecken auch dem Wohnen. Im Hauptgeschoss befinden sich ein großer Kamin und eine Mauerlatrine. Darunter liegt ein weiterer Wohnraum, der über eine breite Mauertreppe erreichbar war. Nur von dort ging es über hölzerne Leitern ins Erdgeschoss. Im Geschoss über dem gewölbten Hauptraum befindet sich eine weitere Latrine, deren Ausfluss auf der linken Turmseite gut sichtbar ist. In allen Geschossen wurde die Lichtversorgung durch Schlitzfenster gewährleistet. Die regelmäßig in verschiedenen Höhen um den Turm laufenden Öffnungen sind „Rüstlöcher“, in denen das zum Bau notwendige Gerüst verankert war. Wer den Turm nutzte oder ihn bewohnte, lässt sich nicht mit Sicherheit sagen. Denkbar ist, dass er als Sitz landgräflicher Würdenträger diente, die unter anderem mit der Verteidigung der Burg beauftragt waren.

Heute ist der seit dem 20. Jahrhundert als „Dicker Wilhelm“ bezeichnete Bergfried Teil des Museums und wird für Sonderausstellungen genutzt. Von der Turmspitze bietet sich ein weiter Blick über Burg und Landschaft.