La demi-lune est construite lors des travaux de restauration du fort confiés à Vauban par le roi. A l’origine, elle constituait la première porte du fort via le passage voûté et était précédée d'un pont-levis (remplacé par un pont dormant au 20e siècle). Elle abrite un corps de garde et comprend des casemates à moitié enterrées. En 1817, une campagne de restauration permet d'ajouter de nouvelles salles casematées dans les flancs de l'ouvrage, des canonnières défendant le fossé. On y installe un magasin à poudre dans son flanc gauche et un corps de garde pouvant contenir 30 hommes dans son flanc droit. Au cours du 20e siècle, le fossé est comblé et le rempart est percé au pied du demi-bastion est pour aménager une voie de circulation vers la porte d'entrée.
Actuellement, la demi-lune sert d'accueil pour une base de loisir (accrobranche).
Guillaume Gézolme, chercheur. Région Franche-Comté puis Bourgogne-Franche-Comté, Service Inventaire et Patrimoine, 2014-