1453 yılında İstanbul’un fethi ile sonuçlanan kuşatma sırasında Bizans’a yardım etmek amacıyla gelen Papalık Donanması, Çanakkale Boğazı’ndan kolaylıkla geçmiş ve İstanbul’a ulaşmıştır. Bu olay nedeniyle Fatih Sultan Mehmet tarafından Çanakkale Boğazı’nda da tedbir alınmak istenmiş ve 1462-1463 yıllarında boğazın en dar yerine karşılıklı iki kale yaptırılmıştır. Kilitbahir Kalesi, boğazın en dar yerinde bulunması ve akıntının bu bölgede fazla olması açısından stratejik bir konumdadır. Kalenin yapımı ile boğazdan geçen yabancı gemilerin kontrolü hedeflenmiştir.
Rumeli yakasında bulunan kale, Mimar Murat Ağa tarafından planlanmış olup “Kilidü’l Bahr” (Denizin Kilidi), Anadolu yakasında bulunan kale ise “Kala,i Sultaniye” (Sultan Kalesi) adını almıştır.
1451 yılında Sultan 1. Süleyman (Kanuni) döneminde tamirat görmüş ve iki kule ile sur eklenmiştir. Kulelerden kuzeyde yer alanı yıkılmış ve yok olmuştur. Güneyde yer alanı ise halen durmakta ve “Güney Kulesi” veya “Sarı Kule” olarak bilinmektedir. Havadan görünümü genelde üç yapraklı yoncaya benzetilse de “asma kilit” şeklinde olduğu ve “denizin kilidi” anlamındaki isminin de bundan dolayı verildiği söylenmektedir. İç kale, 7 katlı olup zemininde bir de su kuyusu bulunmaktadır. Kale, Sultan Abdülaziz tarafından restore edilerek toplarla takviye edilmiştir. Kalenin dış duvarı 4 m., iç kale duvarı 18 m., iç kale yüksekliği 30 m’ dir.