Το Κάστρο του Παλαιοχωρίου Χαλκιδικής βρίσκεται νοτιοδυτικά του Οικισμού στην περιοχή Νέπωσι – «Καστέλλι» – «Το Θεοφύλακτο Κάστρο» (το μεγαλύτερο στη Χαλκιδική).
Η ονομασία Νέπωσι προέρχεται πιθανώς από το λατινικό nepos που σημαίνει εγγονός είτε στην ύστερη λατινική ανιψιός, στα ελληνικά η λέξη Νέπους έχει την έννοια νεογνών από όπου προέρχεται και ο νεποτισμός δηλ. η συγγενοκρατία. Άλλες εκδοχές είναι να προήλθε από το Νέ-πω(ου)σι, σημ. πυκνή ομίχλη (πούσι, το: τουρκ. pus: ομίχλη, καταχνιά) ή από το σλαβικό νε(μ)πο(σ)ι (nebois, σημ. ισχυρός – δυνατός).
Το παλαιότερο εύρημα στην περιοχή, είναι ένα μυκηναϊκό μελαμβαθές κεραμικό όστρακο.
Κτισμένο κατά τον 5ο μ.Χ. αιώνα σε κατοικημένο μέρος με αρχαιολογικά ευρήματα τουλάχιστον από το 1500 π.Χ. καταλαμβάνει έκταση 15 στρεμμάτων (σε επίπεδο) και περιστοιχίζεται από Τείχος μήκους 1000 μέτρων και ύψους 4 – 5 μέτρων. Το τείχος φαίνεται να έχει τρεις οικοδομικές φάσεις, που ξεχωρίζουν στο ύψος και δείχνουν πόσες φορές ανακατασκευάσθηκε μετά από καταστροφές. Κτίστηκε κατά τον 5ο αι μ.Χ. σε θέση κατοικημένη τουλάχιστον από το 1500 π.Χ. Το κάστρο έπαθε σοβαρές ζημιές, ίσως κατά τον 6ο αι. και πρέπει να εγκαταλείφθηκε.
Τα συμπεράσματα από την επιφανειακή μέχρι στιγμής μελέτη του κάστρου είναι τα εξής: Βρίσκεται στην κορυφή Oχυρού λόφου φύσει και θέσει απόρθητου, είναι κτισμένο το κάστρο Καστέλλι, όπως το ονομάζουν οι Παλαιοχωρινοί, το μεγαλύτερο στη Χαλκιδική.
Ο λόφος περιμετρικά βρέχεται από τον «Παλαιοχωρινό λάκκο» (βασικός παραπόταμος του Χαβρία) που ρέει στο βάθος χαράδρας 30 – 40 μέτρων. Περιβάλλεται σε μεγάλη ακτίνα από τοπίο με πυκνή βλάστηση.
Μοναδική σύνδεση του λόφου με το βουνό είναι ένα στενό και απόκρημνο μονοπάτι που εκτείνεται στα ανατολικά του.
Το Κάστρο δεν είναι ευδιάκριτο από απόσταση γιατί γύρω του υψώνονται μεγαλύτεροι ορεινοί όγκοι.
Υπάρχει τοπικός λαϊκός μύθος για τον ισχυρό βασιλιά «Νέπους» ο οποίος, σε συνδυασμό με τα ανασκαφικά ευρήματα (χρονολόγηση κατασκευής) ενισχύει τη σκέψη ότι το κάστρο αναφέρεται στον Flavius Julius Nepos (430-480) που ήταν ο τελευταίος νόμιμος αυτοκράτορας (474-475 και εξόριστος το 474 – 480) του Δυτικού Ρωμαϊκού κράτους.
Επίσης λόγω της ύπαρξης και του ποταμού Χαβρία στην περιοχή υπάρχει και η εικασία να συνδέεται με τον Αθηναίος στρατηγό Χαβρία(420 π.Χ. – 357 π.Χ.) του οποίου την βιογραφία (Χαβρίας 1.1-4.3) έγραψε ο Κορνήλιος Νέπως (Cornelius Nepos – Ρωμαίος ιστορικός και βιογράφος του 1ου π.Χ. αι.)
Κατά τη δεκαετία του 910 μ.Χ. πρέπει να είχε ήδη επισκευασθεί και στο εσωτερικό του είχε αναπτυχθεί μεγάλο χωριό. Αυτή την περίοδο, περίοδο εντάσεως των βυζαντινό-βουλγαρικών πολέμων, πρέπει να ήταν ένα από τα βασικά στρατιωτικά ερείσματα της Βυζαντινής αυτοκρατορίας στην κεντρική Χαλκιδική. Ακολούθησε νέα καταστροφή και νέα μικροεπισκευή του. Περίπου στα μέσα του 14ου αι. πρέπει να εγκαταλείφθηκε οριστικά.
Επίσης έχει βρεθεί κτητορική επιγραφή κατά τις αρχαιολογικές έρευνες (δύο μαρμάρινα τεμάχια) τών βυζαντινών επισκευών του κάστρου, χρονολόγησης περί το 915, με αναφορά στον βυζαντινό αυτοκράτορα Κων/νο Ζ΄ Πορφυρογέννητο και την συμβασίλισσα μητέρα του Ζωή Καρβουνοψίνα που αναφέρει:
«[…](θεο)φύλακτον κάστρον […]»
«[…](ευ)τυχούς […]»
«[…](κωνσταντίνο)υ και Ζωής [..]»
«[…]μιχαήλ πατρι(κίου)[…]»
«[…]τούτους τ(ους)[…]»
«[…](έτου)ς syk(;)[…]»
(Εκείνη την εποχή στο εσωτερικό του Κάστρου είχε αναπτυχθεί μεγάλο χωριό).
Πιττάκιο του Οικουμενικού Πατριάρχη Βαρθολομαίου Α’ αποδέχεται τη συνέχεια «Καστέλλι» με Παλαιοχώρι.
και αναφέρει σχετικά «Παλαιοχώριον, το θεοφύλακτο Κάστρο».
