El ingeniero destacó como una de las grandes debilidades de la fortaleza la falta de un foso perimetral. Tradicionalmente, los diversos tramos recibieron su nombre en función del baluarte al que correspondían, con la excepción del segmento entre el de Velasco y Santa Amàlia, conocido como el de Santa Eulàlia.

La documentación sugiere que las labores más importantes de construcción de los nuevos fosos se concentraron en el sector de las lunetas y del baluarte de Llengua de Serp, y en la zona delantera del Castillo. También se habla de algún tipo de rebajo en la zona del foso de Santa Eulàlia anterior a la intervención de Cermeño.

El foso está excavado en el sustrato natural de la montaña, tiene una profundidad de unos tres metros respecto al nivel de circulación del camino cubierto y presenta una anchura variable según la situación de los baluartes a los que está vinculado. Delimitado en el interior por las escarpas de los baluartes y de las cortinas de conexión entre ellos, y en el exterior por las contraescarpas del camino cubierto, desde donde se efectúa el acceso a través de unas escaleras de piedra. La comunicación entre el baluarte y el foso se realiza mediante unas pequeñas puertas llamadas poternas; son tres y están localizadas en el flanco derecho de los baluartes de Velasco, Santa Amàlia y Llengua de Serp.

La función y origen del foso no es otra que la mejora de la defensa del recinto, ya que proporciona un incremento de altura relativa de las edificaciones de sus alrededores y crea un espacio encajonado y parapetado desde la fortificación. También se utiliza la cuneta perimetral como sistema para la expulsión de las aguas sobrantes de la fortaleza. En este sentido, tanto la cisterna ubicada en el baluarte de Santa Amàlia como la balsa situada en el segundo recinto disponen de unos agujeros que permitían echar al foso el agua que recogen.

La transformación del Castillo en Museo Militar propició el ajardinamiento de los fosos y el uso del de Santa Eulàlia como campo de prácticas de tiro con arco. Posteriormente se han dedicado espacios en memoria de los fusilamientos durante los primeros años posteriores a la Guerra Civil y a Lluís Companys.