En 1570 se construyó en Cartagena la primera fortificación con baluartes poligonales. La rebelión de los moriscos y el peligro que supuso para la ciudad fueron el detonante para emprender el nuevo proyecto de fortificación. El rey Felipe II envió a la ciudad al ingeniero Juan Bautista Antonelli, que junto al virrey de Valencia, Vespasiano de Gonzaga, proyectaron y dirigieron el inicio de las obras. El proyecto de Antonelli y Gonzaga contemplaba la construcción de una fortificación que, aunque se extendía unos metros al exterior, en sus tramos Sur, Este y Norte seguía la misma disposición que la precedente muralla de Carlos I, siendo en el tramo Oeste donde ampliaba su extensión para dejar dentro los edificios que formaban parte de la Proveeduría de Armadas y Fronteras, básicamente la Casa del Rey, aunque dejando fuera de la cerca varias colinas de la ciudad.

En menos de un año se construyó una fortificación de tierra apisonada, tan sólo revestida por una fina capa de mortero de cal, en la que destacaban grandes baluartes poligonales cuyas explanadas permitían el despliegue de numerosas piezas de artillería. Dos de estos baluartes, llamados de la Serreta del y Molinete, delimitaban la colina del mismo nombre. Esta construcción supuso la amortización de todas las obras de fortificación de Carlos I, a excepción de una parte de su tramo Norte, en concreto los cubos central y occidental del Molinete, con sus respectivos lienzos que quedaron integrados en la nueva obra defensiva. En las excavaciones se ha constatado parte de uno de los muros de mampostería del Baluarte de la Serreta.