Grosseto ha una delle più belle e meglio conservate cinta di mura bastionate d'Italia, seconda solo a Lucca. Essa circonda l'antico abitato con un esagono quasi perfetto. Su cinque vertici troviamo dei possenti bastioni, sull'ultimo vertice una fortezza che è composta da un cassero e costruzioni annesse.

La fortezza comprende un grande bastione rivolto verso l'esterno e due bastioni più piccoli, ma più alti, rivolti verso, anzi contro la città.

Fin dal XIX secolo le mura, per ordine del Granduca di Toscana Leopoldo di Lorena, sono state trasformate in giardino pubblico.

Quando la città ha cominciato ad espandersi, anche i fossati sono stati colmati e trasformati dapprima in orticelli, poi in parcheggi, campi sportivi e giardini per i ragazzi. Attualmente sono in corso grandi opere di restauro per far tornare le mura il più possibile allo stato primitivo, liberandole anche della terra nei tratti dove il fossato è stato, anche solo parzialmente, colmato.

Nel 1559 la Repubblica di Siena, di cui Grosseto fa parte, si arrende dopo lunga lotta a Firenze.

Cade l'ultima roccaforte senese, Montalcino. I Medici sono diventati padroni di tutta la Toscana, esclusa la Repubblica di Lucca e lo Stato dei Presidi, dominio spagnolo, comprendente Monte Argentario, Orbetello, Talamone e parte dell'Isola d'Elba, tutte munite di poderose fortificazioni fatte costruire da Filippo II. Cosimo I dei Medici, crea un sistema di fortificazioni verso il mare: le fortezze di Livorno, Portoferraio, Grosseto e numerose torri di avvistamento.

Grosseto era circondata da una cerchia muraria medioevale che non era più in grado di proteggere la città, divenuta avamposto fiorentino contro lo Stato dei Presidi. 

Le mura merlate, le alte torri erano esposte al tiro dei cannoni sempre più potenti, di eventuali assalitori, contro i quali le frecce e la pece bollente non erano di nessun aiuto. Bisognava poter controbattere il fuoco dei cannoni con altri cannoni, per i quali però non c'era possibilità di manovra né sul cammino di ronda delle vecchie mura, né tanto meno sulle torri. Venne di moda in quel tempo un sistema di mura rivoluzionario, adatto ai nuovi metodi di combattimento: il Fronte Bastionato.

Cosimo I affidò la progettazione delle nuove mura all'architetto Baldassarre Lanci. I lavori iniziarono nel 1562 e durarono 30 anni, fra mille difficoltà: fondazioni su terreno paludoso, mancanza d'acqua potabile, impossibilità di lavorare durante l'estate a causa della malaria e tante altre. 

Malgrado ciò le mura tutte in mattoni, sono di rara perfezione e robustezza. I cinque bastioni sporgono dall'anello delle cortine come grandi frecce rivolte verso la campagna. Le cannoniere ben nascoste dietro gli ampi orecchioni dei bastioni, erano su duplice e triplice ordine. Cannoni, spingarde e archibugi erano in grado di fare un fuoco incrociato contro eventuali assalitori. Nelle mura cinquecentesche è inclusa ancora Porta Vecchia medievale, e sulla fortezza il cassero senese. Nell'800, quando le mura sono state trasformate in giardino pubblico, le cannoniere sono state parzialmente murate perché ritenute pericolose, ma sono tuttora abbastanza ben leggibili, in attesa che il restauro, già a buon punto, gli restituisca il primitivo aspetto.