Testemunha do vasto projeto de defesa da Amazônia desenvolvido pelo marquês de Pombal, as suas dimensões são comparáveis às do Real Forte Príncipe da Beira.
Para suceder os redutos de 1738 Reduto do Macapá e de 1761 Forte do Macapá, e dar solução definitiva à fortificação da barra norte do rio Amazonas, o Governador e Capitão-general do Estado do Grão-Pará e Maranhão, Fernando da Costa de Ataíde Teive, dirigiu-se à vila de São José do Macapá, onde, a 2 de janeiro de 1764, em companhia do Sargento-mor Engenheiro Henrique Antônio Galucio, examinou o terreno e aprovou a planta geral da nova fortaleza. Meses mais tarde, a 29 de junho nesse mesmo ano, foi lançada a pedra fundamental da fortaleza, no ângulo do baluarte sob a invocação de São Pedro, na presença do governador, do Coronel Nuno da Cunha Ataíde Varona, comandante da Praça, do Sargento-mor Galucio, do Senado da Câmara e das demais autoridades civis e religiosas da.
A sua construção empregou, além de oficiais e soldados, canteiros, artífices e trabalhadores africanos e indígenas. Eram pagos 140 réis diários aos primeiros contra apenas quarenta réis para os segundos. Os trabalhos distribuíram-se entre as pedreiras da cachoeira das Pedrinhas, no rio Pedreiras, a cerca de 32 quilômetros de distância de Macapá extração e cantariação, os fornos de cal, as olarias tijolos e telhas, a logística transporte fluvial e terrestre, além do próprio canteiro de obras em Macapá. O Sargento-mor Galucio veio a falecer de malária durante as obras, a 27 de outubro de 1769, tendo assumido a direção dos trabalhos o Capitão Henrique Wilckens, até à chegada do Sargento-mor Engenheiro Gaspar João Geraldo de Gronfeld. Comandava a praça, à época, o Mestre de Campo do 1º Terço de Infantaria Auxiliar de Belém, Marcos José Monteiro de Carvalho aponta como primeiro comandante da praça o então Sargento-mor Manuel da Gama Lobo D'Almada, nomeado em 5 de setembro de 1769 e que permaneceu no cargo até 1771, tendo retornado em 1773 e permanecido até 1784.
No primeiro semestre de 1771 estavam concluídos os trabalhos internos, demorando-se os acabamentos exteriores até depois de 1773. Deste período dezembro de 1772, existe planta dada pelo Governador e Capitão General do Grão Pará, João Pereira Caldas, ao Ministro Martinho de Melo e Castro Planta da Fortaleza de S. José de Macapá, c. 1772. Arquivo Histórico Ultramarino, Lisboa. O falecimento do rei D. José 1750-1777, e a exoneração do Marquês de Pombal por D. Maria I 1777-1816, trouxeram como reflexo sérias restrições orçamentárias, fazendo com que a inauguração da fortaleza só viesse a ocorrer, com as obras complementares ainda pendentes de realização, a 19 de março de 1782, dia do seu padroeiro, São José. Estima-se que foram consumidos nas obras, três milhões de cruzados.
O bispo D. Frei Caetano da Anunciação Brandão, que passou por Macapá em viagem pastoral em 23 de março de 1785, registou em seu diário de viagem a observação de que a fortaleza era regular, segura e espaçosa ao gosto moderno, que importou ao rei Dom José três milhões; porém acha-se mui falta de gente para defender."
BARRETTO 1958 afirma que a praça teria sido artilhada com dezessete peças. BAENA atribui-lhe oitenta e seis peças dos calibres 36 a 2, enquanto que o Mapa anexo ao ‘’Relatório do Ministério da Guerra’’ de 1847, citado pelo mesmo autor, dá-lhe sessenta e duas. A informação mais completa sobre esta estrutura, no período, é a do Ministro da Guerra, Conselheiro J. M. de Oliveira Figueiredo, abaixo transcrita:
Segundo a opinião dos entendedores, no plano desta fortificação se patenteiam todos os preceitos da ciência; é mui solidamente construída, e é para lastimar que se lhe não tenham ainda acabado as obras exteriores, e que tivesse estado completamente abandonada, a ponto de que até uma delas serviu de curral ao gado dos mercadores da vila.
Desde a sua inauguração em 1782, a fortificação cumpriu a sua finalidade dissuasiva, jamais tendo necessidade de entrar em combate. O Aviso de 14 de fevereiro de 1857 classificou-a como de primeira ordem.
Um dos problemas mais sérios que afetavam as suas guarnições era a ocorrência endêmica de malária na região. Com a consolidação da Revolução Industrial e os progressos na navegação e na artilharia na segunda metade do século XIX, as antigas fortificações coloniais perderam a função defensiva. GARRIDO 1940 informa que, em 1885 o Governo Imperial designou uma Comissão para estudar os melhoramentos mais urgentes de que a fortaleza carecia, aparentemente sem resultado.
A Proclamação da República 1889, e as suas sucessivas crises no início do século XX, mantiveram a Fortaleza de Macapá em relativo abandono, acarretando o desaparecimento de diversos elementos construtivos quer por deterioração quer por furto simples.
À época da Primeira Guerra Mundial 1914-1918 foi classificada como fortificação de 3ª classe 1915, tendo as suas ruínas sido visitadas posteriormente, em 1926, pelo presidente eleito Washington Luís. Ainda no início do século a Marinha do Brasil, através do Serviço de Sinalização Náutica , instalou uma torre de aço com um farolete sobre o Baluarte Nossa Senhora da Conceição, para sinalização da navegação do canal da barra Norte do rio Amazonas.
O Território Federal do Amapá foi criado por Decreto-Lei em 1943, entre outras razões, atendendo a considerações estratégicas durante a Segunda Guerra Mundial 1939-1945. Com o fim do conflito foram priorizados os aspectos de desenvolvimento econômico e de infra-estrutura da região.
Esse trabalho emergencial, embora sem o acompanhamento técnico competente em restauração, à época buscou a melhor aproximação com a realidade original, tendo o mérito de revitalizar e chamar a atenção para o monumento. Reconhecendo a sua importância histórica e arquitetônica, o Serviço do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional procedeu-lhe o tombamento em 22 de março de 1950. Uma comissão, nomeada pelo Governo do Território em 8 de julho de 1950, procedeu ao levantamento e Tombamento de todos os bens da Fortaleza, que então conservava cinquenta e quatro canhões ante carga de ferro, de alma lisa, de diversos calibres.
Em 1979, a Delegacia do Serviço do Patrimônio da União, cedeu o imóvel da fortaleza ao Governo do Território Federal do Amapá, através de um Termo de Entrega para fins de preservação. Nessa ocasião foram realizados alguns serviços emergenciais no monumento, mas sem o devido acompanhamento técnico em restauração. Pela cessão, o Termo de Entrega deveria ter sido ratificado em dois anos, o que não ocorreu. Ainda assim, o Governo do Território continuou executando os serviços visando a preservação e a conservação daquele patrimônio histórico, contratando para esse fim os arquitetos Pedro e Dora Alcântara DPJ Arquitetos Associados para a elaboração do projeto de restauração da Fortaleza de São José de Macapá. Esses profissionais procederam à etapa preliminar de pesquisa iconográfica e documental. Neste período ocorreu ainda a retirada, pelo Governo Federal, sob orientação do IPHAN, da torre com o sinalizador náutico do Baluarte de Nossa Senhora da Conceição.
Na década de 1980, a Secretaria de Educação e Cultura do Território Federal do Amapá, criou o Departamento de Ação Complementar DAC, ao qual a Fortaleza de São José de Macapá foi vinculada através da Seção de Patrimônio e Arquivo Histórico. Posteriormente, o DAC foi transformado em Departamento de Cultura DC, que fez instalar no espaço interno do monumento, a Divisão Fortaleza de São José de Macapá, contemplando a Seção de Preservação e Conservação. Em 1989, o Governo do Território voltou a contratar a empresa DPJ Arquitetos Associados, para a elaboração do Projeto de Restauração e Revitalização da Fortaleza, com base na pesquisa inicial realizada por Pedro e Dora Alcântara. No ano seguinte foi entregue o projeto da área interna, e em 1991, o projeto da área externa, trabalhos que contaram com o apoio da Secretaria de Obras e Serviços Públicos SOSP, depois Secretaria de Infra-Estrutura - SEINF, assim como nas etapas finais, o projeto de urbanização e prospecção arqueológica externa.
A Constituição de 1988 transformou o Território Federal do Amapá em Estado do Amapá. Nas modificações orgânicas que tiveram lugar, o Departamento de Cultura da Secretaria de Educação foi extinto, para ser criada e instalada a Fundação de Cultura do Estado do Amapá, que manteve no seu organograma a Divisão Fortaleza de São José de Macapá.
O conjunto da fortaleza ocupa 84.000 m², em estilo Vauban dito de 8ª classe. Apresenta planta no formato de um polígono quadrangular regular, com baluartes pentagonais nos vértices, sob a invocação respectivamente de Nossa Senhora da Conceição, São José, São Pedro e Madre de Deus, muralhas com oito metros de altura em alvenaria de pedra e cal, arrematadas por cantaria nos ângulos salientes, e um fosso seco pelo lado de Sudoeste. Pelo lado Oeste, em frente ao portão principal, ergue-se um revelim para proteção do seu acesso pelo exterior, originalmente projetado compreendendo duas pontes sobre um fosso. O portão principal acessa a chamada "Casa do Órgão", bloco originalmente afeto ao "Corpo da Guarda", edifício que se destaca por uma fachada em estilo clássico. No terrapleno, em redor da praça de armas, dispõem-se oito edifícios dispostos aos pares: "Quartel da Tropa", Hospital, "Casa do Capelão", Capela, "Casa do Comandante e Paiol da Pólvora", "Casa da Palamenta" e "Casa da Farinha". Ao abrigo do terrapleno, duas cadeias casamatadas com doze celas cada, uma destinada a detidos do sexo masculino e outra a do sexo feminino. Ao centro da praça, um escoadouro de águas pluviais.
Essa pesquisa comprovou ainda que, na parte do conjunto erguida sobre terreno originalmente alagado, fora utilizadas estacas de acapu madeira resistente à água formando uma sólida treliça sobre a qual foram erguidas as muralhas, técnica cujo emprego no Brasil ainda não havia sido comprovado.