Le site est fortifié dès l’époque romaine. Au 13e siècle, une tour entourée d’une enceinte est bâtie, sous la dénomination de « Châtel-Belin ». En ruines vers 1628 (d’après le tableau de Nicolas Richard), le château est restauré dans les années 1640 pour faire face aux menaces d’invasions françaises. Il participe à la défense de la place forte de Salins contre les attaques des troupes de Louis XIV, entre 1668 et 1674, qui vise à annexer la province (future Franche-Comté).
En 1674, après la capitulation de la ville devant les troupes royales, Vauban est chargé par Louvois, ministre d’État du roi, de reconstruire les trois forts protégeant la localité, à savoir : Belin, Bracon et Saint-André. Vauban, en réalisant les plans, entreprend la reconstruction de Belin sur les trois niveaux existants, en reprenant l’emplacement des vestiges et ruines du chastel (fort), de la tour Grimbert (actuelle redoute de Grelimbach) et de l’ermitage de Saint Anatoile (bas-Belin). Cependant, sur ordre du roi, il fut envoyé en Flandre. Il revint en 1675 pour suivre les travaux de fortification de Salins et de ses forts, ainsi qu’en 1679 pour constater l’achèvement des deux forts.
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