Les fortifications de Caen ont longtemps été un signe de la richesse de la cité, bien qu’elles n’aient pas permis de protéger la ville des agressions extérieures, notamment pendant la guerre de Cent Ans. C'est un des éléments les plus importants du patrimoine militaire de Caen.
Historique vignette|redresse=1.5|Plan de fortifications de la ville et du château dessiné vers 1695-1713. Le premier témoignage historique de l'existence de la ville de Caen est une charte de l’abbaye de la Trinité de Fécamp datant de 1025 qui mentionne des églises, un port, des moulins, un marché et d’autres activités, mais la ville est encore ouverte. La ville s'entoure de murs dès la conquête de l'Angleterre. Constituée en réalité de plusieurs ensembles fortifiés, la ville garde longtemps un développement multipolaire.
Après le sac de la ville par le roi d'Angleterre en 1346, les habitants demandent à Philippe de Valois l'autorisation de relever les fortifications, celles du château étant intactes, ce qui est fait, mais aux dépens des demandeurs. Après les guerres de Religion, le château perd de son importance militaire. Cependant, Vauban dit à propos de la place que .
Les remparts sont démantelés au , mais il demeure quelques vestiges disséminés dans la ville.
Les ensembles fortifiés Au , la ville n'est pas une place forte, mais elle est constituée de plusieurs fortifications autonomes : Bourg-l'Abbé (autour de l'abbaye Saint-Étienne), Bourg-l'Abbesse (autour de l'abbaye de la Trinité) et Bourg-le Duc (au pied du château).. C'est Philippe Auguste qui fait construire des remparts qui « soudent » les fortifications les unes aux autres. Dans le château, il fait également construire les deux tours rondes dites de la Reine Mathilde (du côté du Vaugueux) et la tour Puchot (du côté du faubourg Saint-Julien) et il fait aménager la porte des Champs.
Le château vignette|redresse=3|centre|Vue panoramique de l’entrée du château de Caen. Vers 1060-1080, la muraille du château de Caen est construite. Ces remparts sont maintes fois réaménagés mais l’emprise du château n’a que peu évolué depuis le . Les accès au château en revanche ont été modifiés au fil des siècles. À l’origine, l’accès se faisait par une tour-porte au nord à proximité immédiate du donjon ; au sud, on trouvait une petite poterne accessible depuis un étroit sentier assez abrupt. Au , quand la ville devient française, Philippe Auguste fait construire une courtine autour du donjon et on supprime partiellement l’entrée nord. Un nouvel accès principal, la Porte des Champs ou de la Pigacière, est alors construit au nord-est de l’enceinte. Elle est précédée au par une barbacane. À la même époque, une véritable entrée est aménagée au sud avec la construction de la porte Saint-Pierre qui est, un siècle plus tard, au , également dotée d’une barbacane. L’enceinte, hérissée de tours, est entourée de fossés que l’on peut encore voir aujourd’hui. Les murailles de la ville se rattachent à l'enceinte du château au niveau de la tour Puchot à l'ouest et de la tour Mathilde à l'est. Ces deux tours ont été construites au début du .
Bourg-le-Roi vignette|redresse=1.2|La Tour Leroy sur les bords de l’Odon avant la couverture de la rivière en 1860.
Sous Guillaume le Conquérant, la cité au pied du château est également clôturée. D'après les chartes de l'abbaye aux Hommes, créée à cette même époque, les travaux commencent après la conquête de l’Angleterre et sont terminés en 1077. Dans l'une des premières chartes de Saint-Étienne, il est fait notion du bourg . À d'autres endroits, il ne doit s'agir sûrement que d'une levée de terre semble-t-il précédée d'un fossé, puisque qu'un texte de 1083 mentionne une partie du cimetière Saint-Étienne-le-Vieux comme étant . Cet ouvrage est peut-être surmonté d'une palissade en bois. La valeur défensive de l'ensemble est toutefois hypothétique. Il semble plutôt qu'il est destiné à délimiter le Bourg-le-Duc des faubourgs placés sous la juridiction des abbayes. Aucune preuve archéologique ou textuelle ne fait d'ailleurs mention d'ouvrages au nord et au sud du bourg ; peut-être la présence de barrière naturelle (le coteau de Bagatelle au nord et la rivière au sud) semble-t-elle suffisante. Le clos enserre la paroisse de Saint-Sauveur, une grande partie des paroisses Notre-Dame, Saint-Étienne et Saint-Pierre et une portion plus congrue des paroisses Saint-Martin et Saint-Julien, la majeure partie de ces dernières étant placées de fait en position de faubourg.
Au début du , il est plausible que l'octroi de privilèges communaux soit accompagné d'un renforcement des structures défensives de la cité. Bien qu'aucune source écrite n'accrédite cette thèse, il est probable que les murs est et ouest prennent leur caractère militaire à cette époque. Il ne s'agit probablement que d'une palissade en bois percée de portes. La mention de la porte au Berger en 1245 serait la première référence à ces fortifications. Ce n'est toutefois qu'après la prise de la ville par les Anglais en 1346 que sont entrepris la construction d'une enceinte en pierre, le roi Philippe de Valois donnant des lettres patentes pour que les Caennais reconstruisent les murailles à leur frais. Charles le Sage autorise l'abbesse de la Trinité en 1358 à prélever un impôt supplémentaire afin de financer les travaux de renforcement. Les murs, d'une épaisseur de ., sont surmontés d'un chemin de ronde et flanqués de rondes ou carrées, avec plate-forme pour l'artillerie ; le tout étant protégé par des fossés ou par des cours d'eau. Les différents ouvrages sont construits entre 1346 et 1363. Au nord, le nouveau mur précédé d'un fossé abrupte, creusé au pied du coteau, se prolonge jusqu'au douve du château dont il est séparé par un mur. Au sud, les « petits murs », larges d'environ Bulletin de la Société des antiquaires de Normandie, 1933, , ., sont élevés le long de l'Odon et une muraille est érigée entre le pont Saint-Pierre et le mur oriental à l'emplacement de l'actuel chevet de l'église Saint-Pierre. Le mur oriental est également reconstruit, comme l'atteste une source datant de 1409, et précédé d'un fossé. À l'ouest, un nouveau mur est également dressé, légèrement plus proche de l'église Saint-Étienne-le-Vieux que les ouvrages en terre qui l'ont précédé.
Endommagés lors des sièges de la ville en 1417 et en 1450, cet ensemble d'ouvrage est reconstruit. Après la reprise en main de la ville par les Français, le système défensif est remanié par la construction de deux tours rondes protégeant l'angle nord-ouest (tour Chastimoine) et le flanc nord (tour de Silly) de la ville. L'enceinte prend alors sa forme définitive. Les murs semblent avoir été construits rapidement. Des fouilles menées sur le rempart nord en 1970 ont démontré que ce dernier repose sur des fondations très peu profondes. L'emploi de ces méthodes de construction peu appliquées expliquerait la rapide détérioration des murailles qui doivent être reprises dès le Ibid., ..
Au , des travaux d'entretien et de réfection sont menés. À la fin des années 1570, la porte Millet et la porte au Berger sont réparées. Dans les années 1580, la porte de Bayeux est rénovée et un corps-de-garde est construit pour la protéger. Dans les années 1590, c'est la porte Saint-Julien qui fait l'objet de travauxHenri Prentout, « La vie et l'œuvre des le Prestre. Maîtres maçons caennais. » dans le Bulletin de la Société des beaux-arts de Caen, Caen, Imprimerie Charles Valin, 1910, , ..
L'île Saint-Jean vignette|Plan de Caen daté de 1705. Le nouveau duc de Normandie Robert Courteheuse, fils de Guillaume fait creuser au début du un canal entre la Noë (petit bras d’eau) et l'Orne. Il fait aussi construire une première muraille à partir de 1102.. Afin que la nouvelle rivière artificielle soit toujours en eau, il fait détourner une partie du cours de l’Orne grâce à la construction d’un barrage nommé la Chaussée Ferrée. Saint-Jean devient ainsi une île. Mais ces cours d'eau peuvent être traversés à gué pendant l'été. Ainsi en 1343, en prévision d'une attaque de la ville par les Anglais, une palissade en bois est élevée le long des rivières. Cette enceinte n'empêche pas la prise de la ville par . C'est alors qu'est prise la décision d'ériger une ligne de remparts autour de l'ilot. Elle part de la tour au Landais (en face de la tour Leroy, longe le bras de l'Orne jusqu'au sud (actuel quai Vendeuvre) puis repart vers l'ouest vers le canal Robert pour finalement rejoindre les petits près.. L'enceinte est relevée après les sièges de 1417 et 1450.
Au Moyen Âge, le port de Caen est aménagé sur les berges de l'Odon, côté Saint-Jean. Il est protégé par la tour Leroy, sur la rive gauche, et par la tour aux Landais, sur la rive droite, reliées entre elle par une chaîne interdisant l'accès au canal de l'Odon qui baignait le chevet de Saint-Pierre et les remparts du Bourg-le-Roi (rue du Moulin).
Les abbayes L'abbaye aux Hommes et l'abbaye aux Dames sont fondées au milieu du par le couple ducal. Elles sont probablement entourées d'un mur marquant les limites de leurs propriétés et les protégeant des pillards. Toutes les deux ont juridiction sur les faubourgs qui les environnent ; ainsi sont formés le Bourg-l'Abbé autour de Saint-Étienne et le Bourg-l’Abbesse autour de la Trinité et de Saint-Gilles. Pendant la guerre de Cent Ans, la ville est prise et dévastée à plusieurs reprises ; les abbayes subissent également les assauts des belligérants. L'abbaye aux Dames reçoit en 1359 l'autorisation de collecter une taxe afin de renforcer leurs défensesBulletin de la société des ducs de Normandie, Caen, Bigot, années 1930–1931, , .. L'abbaye aux Hommes est également fortifiée. En , Henri VIII d'Angleterre, qui occupe la ville depuis 1417, ordonne l'abaissement des murs des bourgs abbatiaux. Les murailles sont en fait conservées, mais les fossés de l'abbaye aux Dames sont comblés..
Les nouvelles fortifications des Petits Près (dite des Tenailles)
vignette|Porte Neuve, construite vers 1590 et détruite en 1798. Les deux ensembles fortifiés de Bourg-le-Roi et de Saint-Jean ne forment pas un ensemble cohérent. Entre les deux agglomérations, un morceau de campagne, les Petits Prés, pénètre jusqu'au cœur de la ville.
Des projets de nouvelles fortifications sont proposées en 1462, puis en 1495. En 1512, fait aménager une chaussée surélevée précédée d'un fossé entre la porte de la Boucherie et la porte Saint-Jacques (côté ouest de l'actuelle place de la République). Charles de Bourgueville décrit le rempart comme comprenant . Les deux portes permettant d’accéder à ce boulevard sont également remaniées afin qu'on puisse y faire passer les pièces d'artillerie si besoin..