Lorsque le comte d'Aspremont est choisi par Colbert en 1673 pour entreprendre la construction des ouvrages défensifs de la place d'Auxonne, l’ingénieur s'attelle à la réalisation d'une porte de ville, située à l'emplacement de l'ancienne porte médiévale de Flammerans. Le roi valide les plans d'Aspremont et souhaite que la place soit en capacité de se défendre dès l'été 1673 en cas d'attaque de l'ennemi . La porte, à pont-levis, aura un fronton décoré par des trophées d'armes à la gloire du roi et sera accolée de deux pavillons (corps de garde). L'ingénieur, mécontent des travaux menés par Philippe Anglart, l'entrepreneur en charge de l'édifice, exige en mai 1677 qu'elle soit reconstruite. La mort d'Aspremont en 1678 stoppe le chantier. En février 1679, Vauban est chargé du projet des fortifications de la cité. Il demande que la porte soit construite au plus vite, validant les plans de son prédécesseur, et que les corps de garde soient dotés d'un étage supérieur. L'ouvrage est achevé en 1699. Enfin, la porte est protégée par une demi-lune placée en dehors, avec avant-porte.

En 1715, le roi ordonne de faire un pavillon au dessus de la porte, lequel sera achevé en 1717. En 1739, l'édifice menace de s’effondrer, les matériaux utilisés lors son édification étant de mauvaise qualité. 200 livres sont nécessaires pour refaire une partie du fronton et 1 000 livres pour en restaurer les façades. En 1781, un plan indique qu’un des pavillons sert de prison.

En 1838, un projet est présenté par le Génie de Besançon pour rétablir des escaliers latéraux aux deux pavillons pour accéder au rempart, et restaurer le logement du portier (plan pour projets prévus en 1839). Un mémoire de 1859 indique que la demi-lune a été complétement restaurée en 1857, et equipée d'un pont-levis à la Poncelet, tandis que le pont de la porte est à bascule.

Juste après le déclassement de la ville en 1896, le corps de garde ouest (transformé en octroi) est acheté par la municipalité. Au début du 20e siècle, la demi-lune est démolie et les fossés sont comblés. Ce démantèlement des fortifications amène une prise de conscience locale et le désir de conserver ce pan de l'histoire de la ville. La porte est classée au titre des monuments historiques en 1939. La ville acquiert la totalité du bâtiment en 1964.