En 1512, Fadrique Álvarez de Toledo, Duc d’Alba, aux commandements de l´armée Espagnole, conquiert Pampelune, unifiée grâce au Privilegio de la Unión de 1423. La ville se soumet à la volonté du roi Fernand le Catholique sans lui opposer de résistance. Au nom du roi, le Duc promet aux habitants de Pampelune qu´ils pourront conserver leurs fueros, privilèges et coutumes. En cette même année de 1512, quelques mois après la conquête espagnole de la “tête du royaume de Navarre” (Pampelune), une puissante armée Franco-Navarraise de 15.000 hommes assaillit Pampelune pour essayer de la reconquérir. Ils échouent. Or, cette attaque dévoile le besoin d´améliorer la défense de la ville. En 1513, on commence à bâtir la forteresse ou château de Santiago.
Le 19 mai 1521 Pampelune se rend face à l´attaque d´un contingent français de 12 000 hommes appuyé par les troupes agramontaises. Cependant, le château de Santiago résiste encore et, à l´intérieur, l´armée espagnole de l'empereur Charles V. Les français situent leur artillerie dans la ville et de là, attaquent le château. Le gouverneur Herrera, à l´intérieur du château, n´hésite pas à ouvrir le feu sur la population, provoquant des ravages. Íñigo de Loyola, gentilhomme du Duc de Nájera, est grièvement blessé à la jambe droite alors qu´il collabore à la défense du château. Les Français démontreront leur énorme supériorité en artillerie en brisant ses murs, ce qui provoque la capitulation de l´armée espagnole. Les défenses de Pampelune, notamment le château, sont sérieusement endommagées.
Au début de la guerre, en 1542 (Guerre Italienne 1542-1546), l'empereur demande au Duc d’Alba de reconnaître plusieurs villes, dont Pampelune. Il est accompagné du prestigieux ingénieur Luis Pizaño, une éminence des fortifications espagnoles. Cette visite a comme conséquence les améliorations suivantes: on fait construire d'autres bastions et on leur ajoute des casemates pour abriter un plus grand nombre de pièces d´artillerie, on démolit les anciennes tours médiévales, on ouvre des meurtrières et on lève des parapets. Les murs sont talutés et élargis, on bouche des portes et on démolit des obstacles ou des points dominants qui diminuent l'efficacité de la fortification, comme la tour de San Nicolás, qui fut démolie à cette époque. Le prix pour compenser sa démolition fut absolument symbolique.
Malgré les améliorations, l´ingénieur Juan Bautista Antonelli émet, en 1569, un rapport très négatif sur les possibilités défensives de Pampelune. Il est nécessaire de construire un château très important. Suite au rapport d'Antonelli, Philippe II commande le projet à l'ingénieur le plus prestigieux de l´époque, Jacobo Palear Fratín. En 1571, les plans du nouveau château de style renaissance, la Citadelle, sont prêts. Les travaux se prolongeront pendant plus de 30 ans.
Pour Philippe II la conception des fortifications de Pampelune a une importance capitale. L´un de ses meilleurs ingénieurs militaires, l´italien Giacomo Palearo (Jacobo Palear), surnommé El Fratín, est chargé de réaliser le projet pour fortifier Pampelune «à la moderne». Pour cela, il imite les forteresses pentagonales construites à Turin et à Anvers. En 1571, le vice-roi Vespasiano Gonzaga, homme cultivé et maîtrisant l´art d'attaquer et de défendre les places fortes, pose la première pierre.
À la fin de 1588, Tiburcio Spannocchi, l´un des grands experts de Philippe II (qui règne de 1556 à 1598) dans le domaine des fortifications, est à Pampelune. Il propose des améliorations, aussi bien dans la Citadelle que dans l'enceinte fortifiée, qu´il concrétise en une maquette ou modèle. Le roi Philippe II et son fils, le prince Philippe, se déplacent à Pampelune en 1592 pour jurer les Fueros du Royaume et pour constater personnellement que les travaux de la Citadelle sont très satisfaisants. En 1601, Spannocchi fut nommé «Ingénieur Majeur des Royaumes d'Espagne» par Philippe III, ce qui supposait la super-intendance et la surveillance de toutes les fortifications de la Métropole et d'Outremer.
Bien que les travaux de la Citadelle soient achevés en 1645 après la construction des cinq demi-lunes extérieures, les défenses ont subi des travaux successifs d´amélioration au cours des XVIIe et XVIIIe siècles. Peu après 1645, par exemple, les demi-lunes sont considérées trop petites et n´ont pas de revêtement, donc on propose de les agrandir et de les recouvrir.
D´autre part, la garnison à l´intérieur de la Citadelle est insuffisante. Le 23 avril 1646 le roi Philippe arrive à Pampelune avec le prince Baltasar Carlos. Le célèbre tableau de Martínez de Mazo où l´on voit le cortège arrêté devant la porte principale de la Citadelle est le témoignage de cette visite.
Le plus grand changement subi par la Citadelle après sa construction, c´est la création de deux contre-gardes du côté de la campagne: celles de Santa Clara et de Santa Isabel. Exécutées peu près, elles furent l'œuvre d’Estéban Escudero dont le rapport date de 1685. Ces défenses abritent le blason du vice-roi Enrique Benavides.
L´année 1726 marque un tournant important dans l´histoire des fortifications de Pampelune. L´ingénieur Jorge Próspero de Verboom remettra un projet général, pour la Citadelle et pour la Place (l´enceinte de la ville), qui sera réalisé tout au long du XVIIIe siècle.
Verboom, disciple de Vauban (ingénieur français qui réalisa la fortification bastionnée du XVIIe siècle avec une perfection absolue), crée une double enceinte de fortifications sur les parties les plus exposées, au moyen de travaux avancés qui pouvaient être défendus depuis l´enceinte.
Pampelune présente sa configuration actuelle: on a exécuté les deux Ensanches. Afin de résoudre l'entassement et le manque d´hygiène de la Pampelune fortifiée, celle-ci doit se développer au-delà de l'enceinte des remparts.
En 1888, on procède à la démolition des bastions de la Victoria et de San Antón, en plus du ravelin situé entre eux. On édifie le Premier Ensanche.
Entre 1918 et 1921, on exécute la démolition qui avait commencé de façon symbolique en 1915: on élimine des fortifications depuis la Citadelle jusqu´au Bastion de Labrit. Sa disparition a permis le tracé et la construction du Deuxième Ensanche.
En 1964, la Citadelle a été cédée par l’Armée à la Mairie de Pampelune. L’acte officiel de sa cession a été signé en 1966. À partir de cette date, s’est ouvert un processus de récupération de la forteresse. Grâce à ces travaux, la Citadelle de Pampelune a été déclarée Monument Historique Artistique de caractère National en 1973.
Déjà au XXIème siècle, la Mairie de Pampelune, avec le soutien de l’Institution Príncipe de Viana du Gouvernement de Navarre et du Ministère de la Culture du Gouvernement d’Espagne, a promu un ambitieux plan pour la restauration et la préservation de ses fortifications.
À partir de 2005, ont été menées différentes actions de restauration et de conservation de son accessibilité et de sa mobilité. Parmi les nombreux travaux qui ont été réalisées ces dernières années, on remarquera la construction d’une nouvelle Gare Routière sous-terraine qui a été inaugurée en 2007. Un défi urbanistique si l’on suppose l’union entre modernité et tradition étant donné que, grâce à son exécution, le ravelin de Santa Lucía a été redécouvert et a également été récupéré comme espace vert une grande partie du glacis de la Citadelle qui, jusqu’alors avait été occupé par un parking de surface.
En mars 2011, a été inauguré le Centre d’Intérprétation des Fortifications de Pampelune, situé dans le Fort de San Bartolomé, récemment restauré. Cette même année, ont été terminés les travaux de restauration des ravelins de Santa Ana et Santa Isabel, en plus de la Porte del Socorro, mettant un point final à la rénovation des défenses extérieures de la Citadelle. De 2013 à 2014, le Bastion de Labrit a été restauré. Il est avec celui du Redín, le plus ancien de toute l’enceinte fortifiée.
Cette décennie a donc été essentielle pour l’enceinte fortifiée de Pampelune, on peut aujourd’hui dire qu’elle est restaurée en quasi-totalité.
Tous ces efforts pour récupérer, restaurer, rénover et donner de la vie et de l’activité à l’ensemble fortifié de Pampelune a été reconnu, par un double prix lors de l’édition 2012 des Prix Union Européenne du Patrimoine Culturel – Prix Europa Nostra: le prix dans la catégorie conservation et le prix spécial du public.