A la mort de Philippe le Beau en 1505, son fils Charles lui succède. En 1519, il est élu empereur sous le nom de Charles-Quint. Dès lors, il est l’ennemi juré du roi de France François I^er, concurrent malheureux au même trône. Jusqu’en 1559 la guerre entre Valois et Habsbourg fait rage, avec quand même quelques interruptions. Henri II, roi de France et Philippe II, roi d’Espagne et souverain des Pays-Bas, continuent la lutte entamée par leurs pères respectifs.

Des deux côtés de la frontière s’organise une véritable course aux armements. L’artillerie se perfectionne : les tubes sont en bronze et les projectiles en fonte de fer. Des spécialistes de la fortification imaginent de nouvelles formes architecturales mieux adaptées au canon. Des ingénieurs italiens émigrent et se mettent au service des monarques européens, emmenant dans leurs cartons les dessins de forteresses d’un nouveau type ; ils travaillent en France dès 1535 et aux Pays-Bas, à partir de 1540. Pour résister aux projectiles, les fortifications sont plus basses et plus larges. Un massif de terre s’appuie sur un mur de pierre. Les tours circulaires sont abandonnées au profit d’ouvrages angulaires de flanquement, les bastions.

La défense du territoire repose sur des réseaux de places fortes, villes et châteaux, modernisés ou non. A Namur, la ville garde l’enceinte urbaine avec tours et courtines, achevée en 1530. En 1542, de nouveaux aménagements y sont apportés : des talus de terre et des batteries d’artillerie sont installés derrière la muraille. Le vieux château comtal est agrandi vers l’ouest : une enceinte bastionnée est dessinée probablement par l’ingénieur Donato di Boni. Entre 1542 et 1545 se construit une courtine flanquée par deux bastions renfermant des casemates à canon dans leurs flancs. C’est l’actuelle Médiane qui conserve dans le bastion Sambre la casemate originelle.

Mais les travaux ne s’achèvent qu’en 1559, après une seconde campagne conduite par les ingénieurs Sébastien van Noyen et Gianmaria Olgiati. La porte d’entrée, les cavaliers d’artillerie, les arbres sur les remparts, ont disparu. Reste le tracé général de l’ouvrage.

Au château proprement dit, la tour au Four et la tour de la Trésorerie reçoivent une nouvelle base en calcaire. Les maisons canoniales blotties au chevet de la collégiale sont détruites, et le donjon est transformé en batterie d’artillerie.

En 1577, Don Juan, vainqueur des Ottomans lors de la bataille navale de Lépante, prend Namur par surprise et en fait sa base de départ pour la reconquête des Pays-Bas sur les calvinistes et les nobles révoltés. Il installe ses troupes principalement dans deux camps retranchés, à Bouge (au nord de la ville) et sur le Champeau, devant la citadelle.

Dans les archives, c’est le terme château qui désigne cette forteresse. Le mot citadelle ne sera d’usage qu’à la fin du XVIIe siècle, et dans son acception élargie. En effet, une citadelle est au départ une forteresse construite près d’une ville pour la surveiller, non pour la protéger : ce qui n’est pas le cas à Namur.