L’enginyer va destacar la falta d’un fossat perimetral com una de les grans debilitats de la fortalesa. Tradicionalment, els diversos trams s’han anomenat en funció del baluard al qual es corresponen, amb excepció del segment entre el de Velasco i Santa Amàlia, conegut com el de Santa Eulàlia.
La documentació suggereix que les tasques més importants de construcció dels nous fossats es van concentrar al sector de les llunetes i el baluard de Llengua de Serp, i al front davanter del Castell. També es parla d’algun tipus de rebaix a la zona del fossat de Santa Eulàlia, anterior a la intervenció de Cermeño.
El fossat està excavat en el substrat natural de la muntanya, té una fondària d’uns 3 metres respecte del nivell de circulació del camí cobert i presenta una amplada variable segons la situació dels baluards amb els quals està vinculat. A l’interior està delimitat per les escarpes dels baluards i les cortines de connexió entre ells, i, a l’exterior, per les contraescarpes del camí cobert, des d’on s’efectua l’accés a través d’unes escales de pedra. La comunicació entre el baluard i el fossat es realitza mitjançant tres petites portes, anomenades poternes, localitzades al flanc dret dels baluards de Velasco, Santa Amàlia i Llengua de Serp.
La funció i origen del fossat no és altra que la millora de la defensa del recinte, ja que proporcionava un increment d’alçada relativa de les edificacions del seu voltant i creava un espai encaixonat i parapetat des de la fortificació. També es va utilitzar la cuneta perimetral com a sistema per a l’expulsió de les aigües sobreres de la fortalesa. En aquest sentit, tan la cisterna ubicada al baluard de Santa Amàlia com la bassa situada al segon recinte, disposaven d’uns forats que permetien abocar al fossat les aigües que recollien.
La transformació del Castell en Museu Militar va propiciar l’enjardinament dels fossats i l’ús del de Santa Eulàlia com a camp de pràctica de tir a l’arc. Posteriorment s’hi han dedicat espais en memòria dels afusellats durant els primers anys posteriors a la Guerra Civil i a Lluís Companys.