Det første voldanlæg i København er en hesteskoformet vold fra o.1100. Den lå i nærheden af nuværende Gammeltorv/Nytorv. Se nærmere her.
I 1200-tallet byggede man en vold, som forløb langs Vester Voldgade, Nørre Voldgade og Gothersgade. Voldanlægget blev efterhånden udbygget med en mur og et antal tårne, hvoraf kun Jarmers Tårn er bevaret som ruin i dag.
Christian 4 startede en modernisering af voldanlægget. Det blev udvidet, så linjen langs Gothersgade blev sløjfet og i stedet videreført langs nuværende Nørre Voldgade til Kastellet, som han også grundlagde. I den forbindelse blev Østerport flyttet til nuværende Oslo Plads.
Kastellet blev grundlagt af Christian 4 i 1624 i forbindelse med, at han udvidede Københavns befæstning. Forsvarsværket blev voldsomt forstærket under Frederik 3 i erkendelse af, at København nu var blevet en grænseby, efter da landskaberne øst for Øresund var tabt. Frederik 3 navngav i øvrigt fæstningen Citadellet Frederikshavn. Udover kaserne og befæstning tjente Kastellet som statsfængsel.