Fort de son expérience de la poliorcétique, il conçoit ou améliore les fortifications de nombreuses villes et ports français, entre 1667 et 1707, travaux gigantesques permis par la richesse du pays. Il révolutionne aussi bien la défense des places fortes que leur capture. Il dote la France d'un glacis de places fortes pouvant se soutenir entre elles : pour lui, aucune place n'est imprenable mais si on lui donne les moyens de résister suffisamment longtemps des secours pourront prendre l'ennemi à revers et lever le siège). Vauban va ainsi pousser le roi à révolutionner la doctrine militaire défensive de la France en concentrant les place fortes sur les frontières du Royaume c’est la « ceinture de fer » qui protège le pays : le pré carré du roi. À l’intérieur du pays, où le danger d’invasion est moindre, les forteresses sont démantelées. Paris perd par exemple ses fortifications, d’une part, pour libérer des troupes devenues inutiles et qui sont transférées aux frontières et d’autre part, pour éviter aux révoltes de trouver asile dans l’une d’elles comme cela avait été le cas lors de la Fronde.
Au total, Vauban a créé ou élargi plus de 180 forteresses et donné son nom à un type d'architecture militaire : le système Vauban qui a largement été repris, même hors de France, comme par exemple pour les fortifications de la ville de Cadix.
Vauban aurait entre 1667 et 1707, été le responsable de l'amélioration des fortifications d'environ 300 villes et dirigé la création de 37 nouvelles forteresses et ports fortifiés.
Un excellent travail de l'ingénieur, l'une des plus belles créations de Vauban : Mont-Dauphin
Édifié sur un emplacement stratégique, à partir de 1693, Mont-Dauphin est un avant poste chargé de protéger le royaume des intrusions venues d’Italie : le village-citadelle constitue l’archétype de la place forte et fait entrer les Alpes dans la grande politique de défense de la « nation France ».
Voir :
Il refusa de créer le fort Boyard, selon lui techniquement inconstructible, que Napoléon Ier tentera de recréer lors de son règne à partir de ses plans sans plus de succès néanmoins. Finalement, sous Louis-Philippe en 1852 agacé par des tensions entretenues avec les britanniques , le Fort Boyard verra le jour, grâce à une technique de construction du socle avec des caissons de chaux.
Les progrès de l'artillerie révolutionnent la guerre de siège : depuis la Renaissance, l'augmentation d'épaisseur des murailles ne suffit plus pour résister aux effets de l'artillerie. Les ingénieurs italiens ont donc inventé les fortifications bastionnées et remparées : les murailles deviennent très basses, obliques et précédées d'un fossé. Les tirs de mitraille rendant extrêmement périlleux les assauts frontaux, l'assaillant approche les fortifications par des réseaux de tranchées.
Vauban apporte trois innovations majeures décisives aux techniques d'attaque des places fortes :
Sa philosophie est de limiter les pertes en protégeant ses approches par la construction de tranchées, même si cela demande de nombreux travaux. Il est pour cela souvent raillé par les courtisans mais il est soutenu par le roi. Il rédige en 1704 un traité d'attaque des places pour le compte de Louis XIV qui souhaite faire l'éducation militaire de son petit fils le duc de Bourgogne.