Alors que la citadelle n’était pas le cœur de la fortification de Vauban, Haxo la renforce et lui donne la première place. Il fait modifier la cour haute et crée les batteries de tir vers les glacis (actuel restaurant et salle basse). Il inclut les fortifications extérieures de Vauban au sein d’une enceinte continue et forme une autre enceinte intermédiaire, donnant à la citadelle sa forme actuelle. Afin de protéger l’accès à la citadelle, il faut construire la casemate actuellement appelée casemate de Denfert-Rochereau et fortifie le pont d’accès. Haxo est aussi à l’origine de deux magasins à poudre et de la construction de la grande caserne, protégée contre les tirs et pouvant accueillir 300 hommes11.
L’arrivée de Pierre Philippe Denfert-Rochereau à Belfort modifie peu la citadelle mais voit la construction du fort des Barres protégeant l’accès du chemin de fer et des redoutes des Hautes et Basses Perches.
La dernière étape dans l’histoire de la fortification de la citadelle de Belfort fait suite au départ des forces prussiennes en 1873 et est l’œuvre du général Séré de Rivières. Celui-ci ne modifie pas la citadelle mais fortement le réseau des forts protégeant Belfort et la Trouée12.
La citadelle est ainsi un témoignage des multiples évolutions de la conception d'un ouvrage défensif, un autre exemple en Franche-Comté étant le fort de Joux.