Un des principaux renouvellements récents apportés à la connaissance de l’histoire de la ville provient de la découverte, sur le site des Remparts dérasés, d’un murus gallicus. Ce rempart de tradition gauloise est constitué d’une ossature de poutres en bois assemblées par des fiches en fer et d’un talus de pierres et de terre comportant un parement en pierres sèches. Dans La Guerre des Gaules, César mentionne « un mur qui fait le tour de cette montagne [et] la transforme en citadelle ». Sa description pouvait laisser penser que l’oppidum était implanté sur la colline et consistait en un éperon barré, or le murus gallicus, édifié vers 80 avant notre ère, longe le Doubs, protégeant le méandre où s’étend l’habitat.

Comme c’est le cas pour nombre de villes gallo-romaines, le périmètre urbain de Besançon tend à se réduire durant le Bas-Empire ; une enceinte devait protéger cet espace éloigné de la rivière, ramassé au pied de la colline. Toutefois, aucun vestige n’a pour l’instant été observé en fouilles, seules des observations anciennes (XIX^e siècle), réalisées à l’occasion de travaux, signalent une tour et un gros mur. Les chartes médiévales citent également un « murus antiquus ». La limite de cette enceinte, qui englobait sans doute, comme au Moyen Âge classique, l’arc antique comme porte (Porte Noire), marque néanmoins, durant tout le Moyen Âge, une rupture dans le paysage urbain séparant la « cité » intra-muros du reste de la boucle qualifié de suburbium.

Le quartier d’outre-pont est fortifié dès le XII^e siècle, tandis que le Doubs constitue la seule protection du méandre probablement jusqu’au XIV^e siècle. Un tronçon de mur, daté du XIII^e siècle, a été observé sur le site du Lycée Condé, mais, d’une manière générale, les fortifications de la période moderne ont largement détruit ou englobé les remparts médiévaux.

Les fortifications de Besançon font l’objet d’une complète reconstruction suite à la conquête française en 1674. Vauban, l’ingénieur de Louis XIV, conçoit alors un système bastionné comprenant une citadelle, dont la construction avait déjà été initiée avant la conquête. Des portions de remparts ont été mises au jour aux Remparts dérasés et sur le site du Lycée Condé. Depuis juillet 2008, ces fortifications sont inscrites, dans le cadre d’un réseau de douze sites majeurs fortifiés par Vauban, au patrimoine mondial de l’Unesco.