La participació catalana es va determinar el 1705, quan gran part de la societat catalana va optar pels austriacistes, de manera que la guerra es va instal·lar al Principat fins l’11 de setembre de 1714, moment en què les tropes de Felip V van fer caure l’última resistència austriacista i van entrar a Barcelona.
El 2 d’abril de 1706 els exèrcits borbònics i una esquadra francesa es van situar a les portes de Barcelona. Inicialment van decidir la presa estratègica de Montjuïc, que es va veure sorpresa per una intervenció popular procedent de la ciutat i que va obligar a l’exèrcit francoespanyol a retirar-se. Els combats i les bombes es van intensificar fins a deixar el Castell pràcticament en ruïnes i en va provocar la seva evacuació i posterior ocupació per part de les tropes borbòniques que van passar a centrar-se en el setge de la ciutat. Tot i així, l’arribada d’una esquadra aliada va capgirar la situació i l’exèrcit francoespanyol es va haver de retirar. La centralitat estratègica del Castell es va fer evident i de manera immediata se’n va iniciar la reconstrucció, amb obres de fortificació dels baluards de Ponent i de Llevant i noves comunicacions amb la ciutat. La guerra va continuar fins al nou setge, que va finalitzar l’11 de setembre de 1714. El dia següent les tropes borbòniques entraven al Castell.
Amb la implantació del Decret de Nova Planta (1716), que definiria les bases d’un nou ordre polític, es va perfilar també un sistema defensiu de la ciutat a través de dues fortaleses: la Ciutadella i Montjuïc. El domini de la ciutat de Barcelona es va plantejar a través del control de l’ordre interior , la Ciutadella, i de l’ordre exterior, amb la remodelació completa del Castell de Montjuïc. El 1745, l’enginyer militar Pròsper de Verboom, que seria l’ideòleg del projecte de la Ciutadella, va redactar un informe sobre les fortaleses de Catalunya, en el qual destacava les deficiències de la fortificació de Montjuïc i la necessitat d’una intervenció que millorés la seva capacitat defensiva. Es tractava, doncs, de la primera vegada que es plantejava una actuació planificada al Castell, ja que les intervencions anteriors havien tingut sempre un cert grau d’improvisació. Serà sota el mandat del capità general Jaime Miguel de Guzmán, marquès de La Mina, que se'n procedirà a la reconstrucció de forma gairebé paral·lela a l’edificació del Castell de Sant Ferran, a Figueres. L’artífex d’ambdues obres serà l’enginyer militar Juan Martín Cermeño.
El disseny es va realitzar el 1751 i les obres van començar el 1753. La nova fortalesa va adoptar la forma actual, amb una planta trapezoïdal irregular, adaptada a l’orografia de la muntanya i reforçada amb quatre baluards extrems: va mantenir el de Velasco i va millorar el de la Llengua de Serp, que va quedar cobert amb les noves llunetes de mar i de terra. L’antic baluard de Santa Isabel es veuria completat amb un nou flanc dret que canviaria el nom pel de Santa Amàlia; i finalment se’n construiria un de nou, el de Sant Carles, que s’uniria amb l’anterior mitjançant una nova cortina, on s’obriria la porta principal i els dos cossos de guàrdia, amb un pont fix amb un tram llevadís sobre el fossat. A la part davantera s’estendria el glacis, que es finalitzaria el 1779. L’interior, al qual s’accedia a través de dues rampes, va organitzar-se a partir de dues plataformes. A la part superior, un hornabec i un revellí servien de protecció de l’edifici superior. A més a més, s’hi va construir una cisterna d’aigua no potable aprofitant la conca de la muntanya, que quedava tancada per la cortina que unia els baluards de Velasco i de la Llengua de Serp. Per a beure s’utilitzava una altra cisterna al costat de l’edifici central.
A mitjan de 1799 s'hi van concloure les obres i, des d’aleshores, es mantindran les tasques de millora, reparació i manteniment. A finals del segle XVIII va servir de presó de francesos durant la guerra contra la Convenció (1793-1795) i el 1808 va ser ocupat per les tropes de Napoleó.