Sa construction commença en 1722 sous la direction de l’architecte Vicente Acero y Arebo, puis plus tard de Gaspar Cayon, de Torcuato Cayon, de Miguel de Olivares et de Manuel de Machuca. Les travaux furent arrêtés entre 1796 et 1832. Commencée en style baroque avec les fondations et les premières élévations de murs, elle culmine en un style néoclassique à l’intérieur comme à l’extérieur. Durant l’arrêt des travaux, on destine la chapelle à d’autres usages : ateliers, hangars, fabriques mais aussi mortuaire durant l’épidémie. Un incendie dans la chapelle de San Firmo, utilisée à ce moment-là pour stocker du bois, servira de prétexte pour terminer les travaux. Avant la fin de ceux-ci, le temple fut consacré en 1838 par l’évêque Fray Domingo de Silos Moreno. On peut aussi y visiter le musée de la cathédrale qui héberge des tailles, des tableaux ainsi que des objets liturgiques de grande valeur artistique.

Après le pillage de la ville en 1596 par les troupes anglo-hollandaises, le roi Philippe II d'Espagne dépêcha à Cadix l'ingénieur Cristóbal de Rojas pour la mise en œuvre d'un projet défensif ; Rojas considéra que l'action la plus immédiate à prendre était de dresser une fortification sur la plage de Santa Catalina pour défendre ainsi l'un des points les plus vulnérables du front maritime.

Le château constitue un bel exemple de l'architecture militaire des Temps modernes qui est parvenu jusqu'à nos jours sans grandes modifications. Son plan en étoile est doté de deux fronts clairement définis, le premier situé sur la plage étant constitué par trois bastions de plan triangulaire et le deuxième donnant sur la ville où se tient la seule porte de l'enceinte, protégée par deux bastions et un fossé qui régulait le niveau de l'eau à l'aide d'écluses. Un pont permet d'accéder à la porte toute simple, protégée par un corps de garde supérieur sous lequel figure une inscription commémorant la fin de l'ouvrage, sous le règne de Philippe III d'Espagne.
À l'intérieur, les différents pavillons s'organisent autour d'une place d'armes entourée d'arcades sur ses deux fronts, tandis que sur le troisième se dresse la chapelle de Santa Catalina, érigée en 1693.

À l'heure actuelle, cette forteresse est devenue un vaste espace culturel et ludique polyvalent doté de salles d'expositions temporaires, d'ateliers pédagogiques pour les scolaires, d'ateliers artistiques et artisanaux, sans compter les concerts et les activités estivales qui ont lieu sur la place d'armes du château.