En pierre de taille, les trois portes de l'arsenal, dont deux sont situées sur la rue Carnot et la troisième sur la rue Vauban, sont similaires dans leur structure et leurs décors. Si les trois portes sont identiques dans leur composition, celle de la rue Vauban conserve deux vantaux en bois permettant de fermer l'accès à la cour de l'arsenal. On peut imaginer que les deux portes symétriques de la rue Carnot en possédaient également, ce qui n'est plus le cas aujourd'hui. Elles sont en double ressaut sur le mur et l'ouverture se fait par un arc en plein cintre possédant des claveaux à crossettes en escalier. Leur bossage est continu.

La décoration sculptée des frontons est l'élément remarquable de ces portails. Sur leurs frontons, cintrés et séparés de l'ouverture par un entablement à corniche, frise et architrave, se trouvent sculptés des trophées d'armes. On y distingue plus précisément des canons, des mortiers à chambre en poire, des boulets et des tonneaux, le tout renvoyant à la fonction même de l'arsenal. Par ailleurs, on distingue des représentation plus atypiques comme des lances, haches, pioches et gourdins. Enfin, des instruments de musique sont également visibles sur les frontons, tels que des trompettes ou des tambours. Sur le tout, au centre des frontons, un blason devait présenter les armes de la maison de France (elle ont aujourd'hui disparu). Sous ce blason, au centre de l'entablement, un panneau sculpté aveugle devait lui aussi être pourvu d'inscriptions, qui ne sont plus visibles. Ce programme iconographique rappelle la fonction de l'arsenal et les trophées de guerre ; on le retrouve couramment dans les édifices imaginés par Vauban.