LOS POBLADORES NO SIEMPRE ESTUVIERON dispuestos a refugiarse en el convento de San Francisco cuando los piratas atacaban; sus voces solicitaron una protección sólida como consecuencia del tránsito de los filibusteros. Las baterías, baluartes, castillos y el lienzo de la muralla respondieron a las necesidades más apremiantes de San Francisco de Campeche para sobrevivir y sostener una colonización primaria que iba organizando su carácter social y su estrategia comercial. No es extraño, entonces, que el gobernador Luis de Céspedes se dirigiera, en el año de 1565, a la Corte de Madrid solicitando autorización para dar principio a la fortificación del puerto.
Carlos de Luna y Arellano, mariscal de Castilla, comenzó a levantar las primeras fortificaciones con un gasto de 2 500 pesos, en una administración que transcurrió del 11 de agosto de 1604 al 29 de marzo de 1612. Sin embargo, el proceso de defensa no llevaba el mismo ritmo que el de los ataques y desembarcos de los piratas que asolaban por mar y tierra, de tal manera que la primera reseña de las defensas militares es obra del sargento mayor Pedro Frías Salazar, según se infiere del testimonio que Agustín de Arce signó en 1656, cumpliendo las órdenes del gobernador Francisco de Bazán; se dijo entonces que la primera fuerza era la llamada San Benito, a orillas del mar, que constaba de dos terraplenes, de los cuales uno de ellos, hacia abajo, tenía 16 troneras para la artillería, colocadas en cuatro frentes: campaña, mar, villa y playas. De San Benito salía una trinchera de cal y canto que iba a terminar en el baluarte de San Román, que se distinguía por 13 troneras para montar artillería en todos los frentes; la razón primordial de aquella fuerza, la trinchera y el baluarte era obstruir el camino que conducía a la campaña de Lerma, por donde había atacado el enemigo en ocasiones anteriores. Hacia el sudeste estaba la fuerza conocida con el nombre de la Eminencia, con 15 troneras por las cuales podía operar la artillería en todos los frentes; además, se contaba con la fuerza vieja y el baluarte de San Bartolomé, las dos con troneras para artillería; todo ello hizo decir al gobernador Bazán: "Han quedado las más perfectas y bien acabadas de cuantas hay en las Indias". Este funcionario de la Colonia hizo observaciones en 1657 para renovar en unos casos y reforzar en otros las fortificaciones, como por ejemplo el levantamiento de una fuerte muralla que, saliendo de San Benito, cubriera todo el frente de la playa.
Se realizaron varias obras para defensa de la población resultando criterios diferentes y controversias, como cuando el gobernador Campero dijo al monarca, en 1662, que las construcciones no servían para presidiar el lugar ni para defender el puerto, en virtud de que se equivocaron al situarlas en donde no era posible defender los bajeles fondeados en la bahía. No tardó en presentarse la prueba de fuego, y el saqueo padecido en la villa en 1663 estremeció a toda la península; el gobernador y capitán general de Yucatán, Juan Francisco de Esquivel, ordenó un detallado reconocimiento, ya que las fortificaciones habían sido desmanteladas por los bucaneros. Deseando prevenir futuros daños, dispuso el atrincheramiento de las bocacalles y la fortificación con artillería de la entrada de San Francisco. Relata Calderón Quijano que en las trincheras, que eran dobles, se ordenó la colocación de pedreras y cañones. También, y para guardarse de los acosos exteriores, se dispuso la retirada, a tres leguas al interior, de los indios de Champotón y que los caminos de dicho pueblo a Campeche se cerraran para formar monte espeso, cegándose al propio tiempo los pozos y aguadas, y retirando cinco leguas adentro las labores y milpas de maíz y las estancias de ganado vacuno. "Tal era el panorama de pánico y desolación que sucedía en Yucatán a una irrupción pirata."
De todos los proyectos, uno resultó singular: cuando Rodrigo Flores de Aldana, consejero de Indias, propuso en 1671 la construcción de otras seguridades y abrigos, como la edificación de un castillo en la bahía, a media legua de distancia sobre un banco de arena; a su cuidado se pondrían los bajeles de alto bordo y las fragatas, ya que estos barcos no podían cargar cerca de tierra por el escaso fondo, y lejos de ella eran fácil presa del enemigo. La propuesta recuerda San Juan de Ulúa, que corresponde a la misma idea.
Proyectos e incipientes obras no fueron impedimento para el arrojo de los piratas, que en 1678 volvieron a cargar sobre la villa, y en consecuencia el gobernador Layseca y Alvarado propuso al rey en 1680 la circunvalación de la localidad sosteniendo que murándola quedaría asegurada, consiguiendo la tranquilidad de los vecinos, quienes en muchos casos apenas escuchaban un tiro de arcabuz, abandonaban sus hogares, encontrándolos saqueados a su regreso, aun cuando no hubiera asalto enemigo. Por otra parte, también adujo que se beneficiaría el seno mexicano, pues Campeche era el principal refugio de los barcos necesitados de reparación y "el mejor astillero de América por la calidad de sus maderas".
Martín de la Torre, ingeniero militar, fue el precursor de la obra, cuyos propósitos explicaba en el Discurso sobre la planta de la fortificación de que necesita la ciudad de Campeche en la provincia de Yucatán en el año de 1680. La Corona aprobó el estudio pero la muerte se llevó a De la Torre, autor de la célebre frase: "Los lugares sin fortificación son como cuerpos sin alma". Las obras avanzaron lentamente bajo la responsabilidad del ingeniero Jaime Franck, conocedor de la materia como residente de las obras de San Juan de Ulúa.
Todo ello resultó en vano cuando los bucaneros llegaron otra vez a la población en 1685, de manera que se hizo necesario proseguir con los trabajos; así, el 3 de enero de 1686, en presencia del gobernador y de otras autoridades, así como de parte de la población, se abrieron las cepas que dieron cabida a los primeros cimientos de la muralla; a fines del siglo el tesorero, Pedro Velázquez, informó al rey que se habían terminado siete baluartes y sus cortinas, faltando solamente uno y 30 varas del lienzo "que no se habían acabado por falta de medios". Pocos años después, informa Sierra O'Reilly, el 26 de febrero de 1690, desembarcaron 30 piezas de artillería, y consta que en la primera década del siglo XVIII, Campeche, con su gran muralla y sus diversos baluartes, era una plaza fuerte, inexpugnable, de más de 100 cañones, sólo emulada en el continente por Cartagena de Indias.