Située en bord de Saône, Sainte-Marie est l'un des principaux faubourgs de Chalon. Erigé en paroisse, il était le quartier des pêcheurs et mariniers. A l'écart des enceintes gallo-romaine puis médiévale, un pont, enjambant le bief de Paléchat, reliait le faubourg à la vieille ville au niveau du quartier de la Massonnière (situé autour de l'actuelle rue Edgar Quinet). Sous le règne des ducs de Valois, des premiers renforcements défensifs sont réalisés avec le creusement d'un fossé, puis l’élévation d'un mur de palissades. Vers 1547, conjointement aux travaux effectués sur la nouvelle enceinte de la ville, les berges de la Saône sont fortifiées par un talus de terre et de fossés. Ce dispositif est prolongé à partir de 1583 à l'ensemble du faubourg. Des bastions sont aménagés : un premier, côté prairie, élevé en terre et qui a eu plusieurs appellations (bastion du Chalet, bastion de la Charité) ; le second, situé à la pointe du faubourg, était le plus grand des ouvrages construits au 16e siècle. Il assurait la défense des bateaux venant en amont de la Saône. En 1585, le duc de Mayenne demande qu'une guérite soit construite à l'angle saillant du bastion, aux frais du chapitre de Saint-Vincent. Mais face aux crues récurrentes de la Saône, l'ouvrage est chemisé en 1652, ce qui explique probablement une maçonnerie dissemblable de celle des bastions de l'enceinte et son cordon moins prononcé. Un troisième bastion semble avoir existé face à l'enceinte. En février 1594, un mandement de Henri de Lorraine, prince de Mayenne, contraint les propriétaires du faubourg Sainte-Marie "à faire de toute urgence une rangée de palissades pour empêcher l'ennemi d'entrer dans le faubourg depuis la rivière". Albert de Florence, ingénieur géographe ordinaire du roi, directeur des fortifications de Chalon, Bellegarde et Auxonne, annonce en août 1638 qu'il faudrait abattre 800 arbres pour clôturer le faubourg Saint-Laurent (250 toises). Les plans de la fin du 16e siècle et du début du 17e siècle indiquent la présence d'ouvrages défensifs le long de la Saône, de forme circulaire comme sur la carte de Deboz en 1726. Ce dernier confirme que seul le bastion appelé Sainte-Marie est maçonné, les autres ouvrages sont uniquement talutés en terre. La seconde information liée à ce plan de 1726 est que les remparts et ouvrages défensifs sont transformés en promenades. A Sainte-Marie, dès 1676, un bastion (probablement à l'emplacement actuel de la place Sainte-Marie) est loué à un particulier du nom de Philippe Morel. L'annexion de la Franche-Comté par la France en 1674 repousse la frontière davantage vers l'est, plaçant Chalon hors de portée de l'ennemi. L'abandon et la reconversion des remparts et bastions se manifestent à nouveau en 1753 : Montorge, ingénieur, réalise un plan représentant les promenades en place au faubourg Sainte-Marie. La Ville demande à l'ingénieur "d'ouvrir [une partie de mur] pour y construire une porte pour l’embellissement et la communication de la promenade". Des quais sont construits au début du 19e siècle. En 1971, le bastion subsistant subit des travaux de restauration de maçonnerie. Plus récemment, il a été envisagé de recreuser les abords de l'édifice afin qu'il "baigne" dans la Saône, ce qui lui redonnerait son aspect d'origine ; mais cette possibilité a pour contrainte de supprimer le chemin de halage, lieu de passage et de balade pour les Chalonnais.