La nascita di Fossa si perde nelle brume del XII secolo, quando dalle ceneri dell'antica prefettura romana di Aveja nasce un nuovo borgo fortificato, arroccato su una dolina carsica per difendersi dalle invasioni barbariche e dalle alluvioni della pianura sottostante.

Fossa deve il suo nome alla particolare conformazione geologica su cui sorge: una dolina carsica che ha determinato non solo la denominazione del paese, ma anche la sua peculiare struttura urbanistica. Il borgo nacque dalle necessità difensive che caratterizzarono l'Alto Medioevo, quando le popolazioni furono costrette ad abbandonare gli insediamenti della pianura a causa delle alluvioni che procurarono l'impaludamento delle campagne e delle invasioni barbariche che devastarono il territorio.

L'antico centro romano di Aveja fornì gran parte del materiale da costruzione per il nuovo insediamento, come testimoniano ancora oggi i numerosi elementi di spoglia visibili su molti edifici del borgo. L'insediamento originale, datato agli inizi del XII secolo, era costituito essenzialmente dal recinto fortificato con il mastio sulla sommità e dalle sue unità abitative.

Il primo documento storico che attesta l'esistenza del nuovo nucleo abitativo è una bolla papale del 1204, che testimonia l'appartenenza di Fossa alla Diocesi Forconese. Successivamente, nel 1269, un altro documento di fondamentale importanza storica attesta che il comune sottoscrisse la partecipazione alla fondazione della nascente città de L'Aquila. Tuttavia, i fossolani, probabilmente per campanilismo ma anche per attaccamento al loro territorio, non si trasferirono mai nel luogo loro destinato all'interno della Civitas Nova. Ancora oggi questo spazio risulta vuoto e viene chiamato Campo di Fossa, una testimonianza tangibile della fedeltà degli abitanti al loro borgo d'origine.

Il castello fortificato rappresentava il cuore pulsante dell'insediamento medievale. Elevato di alcuni metri rispetto all'abitato, assumeva una forma trapezioidale con mura perimetrali alte tra gli 8 e 10 metri e spesse oltre un metro. Le mura non avevano finestre esterne e nell'estremità del torrione erano tirate a rocca, con mura merlate e passo interno di ronda. Due torri a pianta quadrangolare si trovavano negli angoli bassi del trapezio, utilizzate sia per l'avvistamento che come nuclei abitativi. Il torrione circolare, alto ben 17 metri e con oltre 8 metri di diametro, non aveva porte e vi si accedeva attraverso una scala a pioli ritirabile internamente, per garantire la massima sicurezza difensiva.

L'antico stemma del borgo raffigurava una torre con mura, porta chiusa e pennoni alle sommità, sovrastante una mezza luna che simboleggiava il "castello di notte", sottolineando l'importanza delle funzioni difensive dell'insediamento.