Po páde Veľkej Moravy začiatkom 10. storočia bol hrad dočasne znefunkčnený. Kniežací rod Arpádovcov ho začlenil do územnosprávnej organizácie rodiaceho sa uhorského štátu. Od 70. rokov 10. storočia bolo toto miesto sídlom údelného vojvodstva. Dochádza k obnoveniu sakrálnej architektúry, hrad sa stal tiež centrom kráľovského komitátu – župy.
Začiatkom 12. storočia sa opäť množia správy o Nitrianskom biskupstve, ktoré pretrvávalo na veľkomoravskej tradícii. V tom čase mal hrad rozlohu takmer 8,5 ha, patril k najrozľahlejším v stredovekom Uhorsku. Toto miesto neslúžilo iba potrebám svetskej moci, hradnej posádke, ale aj Nitrianskej kapitule kanonikov a nitrianskym biskupom, ktorí zároveň zastávali úrad nitrianskeho župana. V časoch vojenského ohrozenia tu nachádzali útočisko aj obyvatelia zo širokého okolia. Najrozsiahlejšou kamennou stavbou bola biskupská Katedrála sv. Emeráma, Andreja-Svorada a Beňadika, ktorá sa spomína aj v Maurovej legende z rokov 1064 – 1070 ako miesto, kde boli uložené ostatky sv. Andreja-Svorada a Beňadika. Predpokladáme, že na mieste terajšieho biskupského paláca vznikla už v 12. storočí kamenná stavba románskeho biskupského paláca, a primeranú rezidenciu tu museli mať aj nitrianski župani. Nechýbali tu ani skladové priestory na uschovávanie zásob. Už v tomto období možno uvažovať aj o začiatkoch budovania vínnych pivníc, v ktorých sa skladovalo biskupské a kapitulské víno dorobené v Nitre a okolí.