Inspiratorul proiectului a fost mareșalul principe Eugeniu de Savoia, cel care a introdus în Imperiul Habsburgic sistemele de fortificații elaborate de Vauban în Franța pe timpul regelui Ludovic al XIV-lea. Ansamblul făcea parte dintr-un sistem mai larg de puncte fortificate, menite a asigura defensiv noile provincii cucerite.

Planul originar al cetății a fost trimis la Viena și aprobat de prințul Eugeniu de Savoia la 18 aprilie 1714, acesta împreună cu ordinul de începere a lucrărilor fiind înmânat la 26 aprilie 1714 generalului Steinville, comandantul trupelor imperiale din Transilvania. În iulie 1714 generalul primește în baza observațiilor venite de la Viena notificarea de a întocmi un nou plan, adaptat acestora.

Proiectul, din punct de vedere tehnic îi aparține arhitectului italian Giovano Morando Visconti. Lucrările au fost conduse inițial de către acesta (care a murit în 1717 la 65 de ani, de ciumă) și ulterior de inginerii militari Iosif de Quadri (1717-1727) și Konrad won Weiss (1727-1738). Deși sistemul de apărare proiectat inițial cuprindea 4 linii de fortificații și o fortificație mai îndepărtată plasată pe Dealul Furcilor – aflat în vecinătate, construcția finală a avut numai 3 linii.

Construcția propriu-zisă – care urma să devină fortificația principală a Transilvaniei – a fost realizată între anii 1715-1738, în timpul împăratului Carol al VI-lea, guvernatori ai Transilvaniei în perioada respectivă fiind Sigismund Kornis (1713-1731), Ștefan Wesselényi (1731-1732), Francisc Anton Wallis (1732-1734) și Ioan Haller (1734-1755).

În 4 noiembrie 1715 s-a pus piatra de temelie la bastionul Carol dedicat împăratului, situat pe latura de nord. Fortificația a fost ridicată cu materiale din zonă, munca brută fiind prestată în serii de câte două săptămâni de peste 20.000 de iobagi români aduși din toată Transilvania. Cărămida s-a confecționat pe plan local, piatra brută a fost adusă de la Șard, iar cea fasonată de la Ighiu, nisipul din Mureș și piatra de var de la Meteș.

Zidurile – ușor oblice – s-au ridicat din cărămidă și piatră printr-o tehnică fără denivelări, pentru a provoca ricoșarea ghiulelelor metalice. Din vechea cetate medievală s-au utilizat totuși cele două bastioane construite în secolul al XVII-lea, care au devenit în cadrul a două noi bastioane, cavalieri – platforme de tragere. Proiectul inițial nu s-a realizat în întregime, resursele financiare habsburgice fiind îndreptate ulterior spre fortificații situate mai aproape de granița cu otomanii. Astfel, după 1738 nu s-a mai construit circa 10 la sută din dispozitivul gândit inițial, renunțându-se la construirea unei a patra linii de apărare ce trebuia să înglobeze o parte din oraș pe latura estică și, la fortul de pe Dealului Furcilor, iar dintre șanțurile exterioare n-a fost terminate decât cel dinspre oraș.

Corpul principal al cetății este de forma unui heptagon neregulat, cel șapte bastioane conferindu-i o imagine stelată tipică sistemelor de acest gen. Trinitatea este cel mai mare bastion și are un blazon încoronat cu câmpuri multiple și frunze de acant. Celelalte sunt Sfântul Ștefan, Eugeniu de Savoia, Sfântul Mihail, Sfântul Carol, Sfântul Capistrano și Sfânta Elisabeta. Atât bastioanele (cu o înălțime de 12 metri și o lungime variind între 106 și 142 metri) și flancuri scurte și concave (42 – 48 metri), cât și curtinele de care le leagă (la distanțe de 116-135 metri) perpendicular, nu sunt egale deoarece au fost ușor adaptate terenului. Bastioanele principale nu au cazemate interioare, defensiva implicând baterii de artilerie așezate pe platforme superioare.

Linia a doua era formată din raveline (sau semilune) care apără curtinele, având numele bastioanelor apropiate, excepția fiind cea dispusă pe flancul sudic denumită Francisc de Paula. Dimensiuni lor sunt: fețele 60 -90 m și flancurile 45 m. Ultimele sunt prevăzute cu șanțurilate de 9 m. Redute de pe care artileria protejată executa trageri îndepărtate sunt cosntruite pe ravelinele nordice și vestice.

Toate contragărzile și unele raveline vestice au fost prevăzute cu baterii de artilerie în cazemate, precum și cu tunele înzestrate cu metereze pentru trageri sau, cu încăperi pentru adăpostul trupei ori cu rol de depozite, grajduri, etc. Pe latura estică dispre oraș unde se afla o terasă abruptă, contragarda – denumită anvelopă, se prezintă sub forma unor valuri înalte de pământ susținute la baza de un zid scund din cărămidă. Aici au fost amenajate în unghiurile ieșinde terase pentru artilerie.