Está situado en la desembocadura del caño de Sancti Petri sobre un islote del que salen largos arrecifes de piedras que se internan en el mar. Sirve de defensa a la entrada del caño y a la playa que está en sus inmediaciones. Es el extremo más al sur del conjunto de rocas que en su día fueron tres islas sobre las que se asientan ahora San Fernando y Cádiz.
Es una zona fortificada desde la antigüedad por hallarse a orilla del caño que permite la comunicación entre la costa atlántica y el interior de la bahía de Cádiz. En sus inmediaciones debió de haber un santuario dedicado al dios fenicio del comercio Melkart, asimilado posteriormente a Hércules en la antigüedad. También en esta zona se calaron almadrabas en etapas posteriores.
Junto a las baterías defensivas de la punta del Boquerón (Urrutia, Sangenís y Aspiroz), forman un conjunto de importancia estratégica para la zona. La torre-atalaya es la construcción más antigua (1610 o siglo XV según la fuente que se consulte). Fue construida, como otras existentes en la zona (Bermeja, del Puerco o Castilnovo), para el avistamiento de naves de piratería berberisca, a fin de prevenir a la población. Era parte del sistema de torres de vigilancia costera ordenado por Felipe II en el siglo XVI.
El castillo de Sancti Petri ocupa la mayor parte del islote y se caracteriza por su trazado irregular, del que tan solo sobresale la torre, y por el uso de piedra ostionera en su construcción. Existen canteras en el arrecife circundante, en los acantilados aledaños a la playa de la Barrosa y en Roche.
La torre es la construcción más sobresaliente del conjunto debido a su mayor altura. Destaca su base de forma tronco-trapezoidal con muros de mampostería de varios metros de grosor en su base, que permiten sostener la altura de la torre en ausencia de cimientos y aun así resistir fuertes impactos de artillería. Cuenta con una planta cuadrangular y ha sido adaptada para instalar un faro en su parte superior. Cabe destacar los restos de matacanes en los ángulos superiores de la torre, elementos sustentantes voladizos diseñados para sostener primitivas piezas de artillería tales como bombardas.
La presencia de los matacanes en sus ángulos sugiere que se construyó con anterioridad al resto del conjunto, que data del último tercio del s. XVIII, según lo sugiere una inscripción en uno de los brocales de la cisterna que existe al pie de la torre.
Las murallas se extienden de norte a sur. Están adaptadas en altura y grosor a su función ya que no fue pensada para evitar y resistir un desembarco en el islote, sino para abrir y recibir fuego enemigo. Su trazado es recto, excepto en la batería que bordea a la torre por la cara este, que forma un semicírculo. La mayor parte de las dependencias militares están en la parte norte, aunque en la sur también se encuentran algunas dependencias y baterías.
La fortaleza incluye la batería diseñada por el ingeniero Ignacio Sala en 1737 y ejecutada parcialmente en 1739. Se completaría con una nueva batería en 1762, orientada posiblemente hacia el caño de Sancti Petri. En 1806 la batería inicial bajo la torre se había completado con un baluarte central y una explanada artillada. En 1811 era de cantería, forma irregular y capacidad para 35 cañones, contando con edificios para su guarnición. Bajo la explanada se adecuó un aljibe que para el suministro de agua potable en el islote.
Según José Prieto, en 1819 el fuerte de Sancti Petri se estaba reparando con numerosas mejoras, entre ellas un nuevo muro que terminaba el cerramiento y creaba la actual plaza de armas.
Un matacán es una caja de obra, maciza, cubierta y volada, o bien una galería que forma un voladizo continuo a lo largo de la coronación de una fortificación (torre, cortina, muralla, etc.) y en el que el piso en vuelo, perforado, permite el lanzamiento de proyectiles verticalmente para proteger ciertas áreas vulnerables, como el pie de las murallas. Utilizados durante un asedio o asalto, eran un lugar seguro desde el cual los defensores podían mirar, y arrojar piedras, materiales ardientes y otros tipos de proyectiles sobre el enemigo a través de los orificios.
La bombarda o lombarda, considerada actualmente como el arma de fuego portátil más antigua de todas, era una pieza de artillería muy primitiva que acabaría siendo precursora del cañón. Las bombardas se construían de duelas y aros de hierro forjado.
En 1823 fue fundamental otra vez esta fortaleza en la defensa de Cádiz, siendo artillada por los constitucionalistas con 26 ó 27 piezas, pero el 20 de septiembre de 1823 un ataque combinado de las baterías situadas en la costa inmediata y la artillería naval francesa forzó su rendición, hecho que fue una de las claves para acabar con la resistencia de Cádiz.
Contó con dos baterías: una semicircular dirigida hacia la boca del caño y una segunda al extremo sur, dirigida hacia el mar abierto. La geografía de Madoz recoge que a mediados del siglo XIX podía instalar 20 ó 30 cañones y disponía de edificaciones necesarias para las necesidades de sus pertrechos y la guarnición. Otras fuentes indican que disponía de trece cañones de a 24, seis de a 16, cinco de a 12, dos morteros de a 14 y dos obuses de a 9. Restaurado y mantenido, continuó activo con posterioridad hasta haber quedado desafectado de su función militar, manteniendo casi todas sus dependencias destechadas.
En 2010 terminaron las obras de restauración con motivo del bicentenario de las Cortes de Cádiz. Está declarado Bien de Interés Cultural.
Cantería: obra hecha de piedra labrada.
El mortero es de calibre inferior al obús y al cañón. Sólo dispara por el segundo sector (>45º).
El obús tiene un calibre intermedio entre el cañón y el mortero. Utiliza una carga impulsora más pequeña y así puede disparar proyectiles con trayectoria curva y alcanzar objetivos tras obstáculos. Está pensado para disparar por el segundo sector, (>45°), aunque puede disparar por el primer sector también (≤45°). Los sectores se definen desde el plano horizontal hasta el vertical (90°). Obviamente a 90º no se dispara nunca.