Fortifikacijska arhitektura Pule u XIX. st. bila je glavna komponenta prostornog razvitka grada.

Sustav se oslanjao na mletačko-francusko naslijeđe na trima lokacijama: zapuštenoj mletačkoj utvrdi (Hafenkastell) na vrhu pulskog brežuljka, napoleonskoj utvrdi na otoku Sv. Andriji (1807.) i ostatcima starog Orlandova tornja (srušen 1806.). Čini ga niz odvojenih utvrda za samostalnu obranu, kojima se napadač držao na sigurnoj udaljenosti od luke (Pulskog zaljeva) i grada.

Već prije 1820. utvrđene su lokacije za zaštitu grada i ulaza u zaljev, a do 1850. sve su u. izgrađene ili osuvremenjene: poljska utvrda Maximilian, poljska utvrda (lunetta) Marie Louise nad rtom Kumpar, topnička bitnica Zonchi (Žunac), topnička bitnica na otoku Sv. Petru, preuređena napoleonska utvrda, 1830.–32. nazvana Kaiser Franz I., i osposobljen Hafenkastell. Izgrađena su tri manja kružna tornja promjera 10 metara: San Giovanni (Sv. Ivan) na Muzilu (Signole), na Punti Kristo i na Monte Grossu.

Projekte fortifikacija do kraja 1850. izrađivala je Filijala u Puli Lokalne uprave u Trstu (K.u.k. Fortification Local Direktion zu Triest-Filialposten Pola), a nakon toga Genie Direktion zu Pola.

S povećanjem dometa topništva širio se i dopunjavao i obrambeni sustav grada. Između 1850. i 1868. sustav se širio isticanjem utvrda i topničkih bitnica u svim smjerovima, posebice nakon 1859. (pronalazak olučenog topništva), na međusobnom razmaku ne većem od 1,5 km. Stvorena je zbijena kruna stalnih odvojenih utvrda i topničkih bitnica na širem prostoru, 2 do 8 km udaljenom od grada, te je sustav, u koji su tako uključeni otoci Brijuni/Brioni, u širem krugu oko zaljeva završavao na poluotoku Verudeli.

Prve kružne utvrde tipa Pulski toranj, promjera 30–45 m, s unutrašnjim dvorištem, izgrađene su 1852.–54. na lokaciji Monsival (Bourguignon), Muzil, Sv. Juraj (San Giorgio), Munida, Casoni Vecchi (Monte Paradiso), a prvi potkovasti tornjevi tipa Pulski segmentni toranj na lokaciji Monte Zaro, Monvidal, Sv. Mihovil (San Michele) te najveći, promjera 45 m, oko Martello-tornja na Monte Grossu. Na Velom Brijunu/Brionu dovršena je 1854. prva kružna utvrda Brioni (Tegetthoff), promjera 50 m, integrirana 1863. u veću kružnu utvrdu promjera 105 m s četiri kofra. Na Punti Kristo integriran je 1857.–59. Martello-toranj u veću kružnu utvrdu tipa Franz I. promjera 25,5 m, a 1864.–65. u širu kružnu utvrdu promjera 71,50 m s četiri kofra. Nad rtom Kumpar preuređena je prijašnja poljska utvrda Marie Louise i 1859. dovršena najveća kružna utvrda, tipa Pulski toranj, promjera 110 m s dvama bočnima kaponirima do ulaza. Godine 1859.–60. podignute su poligonalne poljske utvrde (Feldwerk) s otvorenim topničkim bitnicama i podzemnim nastambama na vrhovima Turulla, Castion i Kaštelir u Štinjanu, na Monte Cerelli, Velom Vrhu (Monte Grande), Mulimentima (Monumenti), zatim na Giorgetti, Drenovici (Corniale) i Salinama. Veće obalne otvorene poligonalne kazamatirane topničke bitnice izgrađene su na Fiželi (Fisella) 1850. i 1859.–60. na Stoji Muzil 1859.–63. i duž zapadne obale otoka Sv. Andrije 1868.

Obrambene zidine Arsenala započele su se graditi 1854., a dovršene su prije 1862. u dužini 1.750 m s trima većim kružnim tornjevima. Poslije 1868. sustav se nadopunjavao gradnjom poligonalnih zdanja u širem krugu oko grada i luke, navlastito 1880.–95.

Nakon iznalaska brizantne granate (1885.) uvedene su blindirane čelične kupole za skrivanje topova, s hidrauličnim sustavom okretanja i utvrdom uronjenom u teren. Takve utvrde i kazamatirane topničke bitnice, s obrambenim rovovima izdubljenima u živoj stijeni, imale su na vrhovima kofrove za blisku obranu rova i obrambeni kaponir u grkljanu za obranu ulaza, a longitudinalna se izdužena reduta, kao obrambena vojarna, nalazila u njihovu središtu ispod obrambenoga nasipa i ispred prostrana izdužena dvorišta. Mijenjala se i dopunjavala tehnika gradnje: osim debelih zidova od kamena, sve se više upotrebljavao beton s cementom kao vezivom, a u zaštiti krovnih konstrukcija, namjesto prijašnjih zemljanih nasipa potom i vidljivih ploča, sve su više služili čelični »I« profili i čelične ploče u kombinaciji s betonom. Nakon 1910. redovito se napuštalo zidanje u kamenu, pa su se topničke bitnice gradile isključivo betonom ili armiranim betonom.

Do 1895. kružni toranj na Punti Kristo dograđen je i preuređen u poligonalnu obalnu utvrdu s blindiranom čeličnom kupolom i trima otvorenim topničkim bitnicama, te je postao najsnažnijom obalnom utvrdom tvrđavnoga topništva Austro-Ugarske Monarhije; izgrađene su: stalna utvrda na Kašteliru (1885.–95); poligonalna utvrda s blindiranom čeličnom kupolom na Stoji (1885.) i Verudeli (1882.–86.); poligonalne utvrde Bradamante, San Daniele (Šandalja), Turtian i Pomer (Kaštijun) (1881.–88.); topnička poligonalna bitnica povezana poternom s kružnom utvrdom Muzil (1883.–84.); merzerska bitnica Signole na Muzilu; topničke bitnice San Giovanni (Sv. Ivan) na Verudeli, Ovina (Valovine) i Valmaggiore (1881.–86.).

Tom sustavu odvojenih utvrda priključen je nakon 1895. sustav skupine utvrda i topničkih bitnica: Mali Brijun/Brion (1895.–1913.) s utvrdom Minor, koja je poprimila značajke podzemnoga autonomnoga gradića izdubljena u živoj stijeni, sa sedam bitnica i 450 članova posade; Kaiser Franz Joseph I. na Velom Brijunu/Brionu, koju su činile poligonalna obalna utvrda Peneda (1898.–1904.), obalne topničke bitnice Cavarolla i Naviglio (1902.) i još sedam bitnica (tijekom I. svjetskog rata); Paravia – Barbariga koju su činile obalna topnička bitnica Benedetto (1898.–1903.), poligonalna utvrda Forno (1904.), obalna merzerska bitnica Caluzzi (1904.), dvije poligonalne utvrde Paravia istok i Paravia zapad, središnja ukopana obrambena vojarna (500 vojnika), tri uzobalne bitnice i tri potporne točke. Skupinu Premantura, Svetica (Monte Madonna), Valtura, Kavran, Muntić i Monte Mulin činile su otvorene topničke bitnice građene tijekom I. svjetskog rata jednostavnim armiranobetonskim konstrukcijama.

Pulski obrambeni sustav 1908.-17. postupno se dopunjavao i povezao u tri utvrđene crte s rovovima, žičanim zaprekama, minskim poljima na moru i na kopnu, pješačkim putovima i poljskim uskotračnim kolosijecima za opskrbu, stražarnicama, potpornim točkama te stalnim i pokretnim bitnicama. Bio je podijeljen u 17 obrambenih odsjeka koji su zatvarali grad sa svih strana prema kopnu i prema moru. Tijekom I. svjetskog rata sva su tri sustava (odvojene utvrde, skupine utvrda i utvrđena crta bojišnice) ujedinjena u jedinstvenu Tvrđavu Pula (Festung Pola), koja je 1917. zauzimala kopneno područje s otocima na prostoru od Limskoga do Raškoga zaljeva i do premanturske Punte, s miniranim akvatorijem, s četirima zrakoplovnim lukama i skupinom utvrda na Lošinju. U tom pulskom obrambenom trokutu potkraj svibnja 1915. službovalo je 42.500 časnika i vojnika.