В июне 1709 года из Кузнецка по царскому указу для строительства острога у слияния Бии и Катуни вышел отряд в 300 человек во главе с Яковом Максюковым. Острог был прямоугольным, его периметр составлял около 200 метров. В мае 1710 года новый приказчик Андрей Муратов составил полное описание укреплений и близлежащих земель. Ему выпало руководить обороной острога при нападении джунгар в августе этого же года, когда первую крепость сожгли.
В июле 1718 года сын командира отряда, строившего первый острог, — Иван Максюков сообщил в Кузнецк о завершении строительства новой Бикатунской крепости в 14 верстах выше по течению Бии от старой крепости. Крепость была четырёхугольной, её периметр составлял 280 м. По углам стен стояли деревянные четырёхугольные башни в три этажа. Численность крепостной команды составляла 50–60 человек и менялась два раза в год. При угрозе набега со стороны Джунгарии численность команды увеличивали. Первым приказчиком стал кузнецкий служилый дворянин Иван Везигин.
Бикатунская крепость должна была контролировать две переправы через исток Оби, то есть слияние рек Бии и Катуни, и оповещать Кузнецкую канцелярию о готовящихся набегах. Казаки занимались разъездным патрулированием, собирали ясак с кумандинских волостей в нижнем течении Бии. В крепости находились часовня, дом приказчика и амбар. Для размещения команды под угловыми башнями устроили жилые избы.
В 1729 году геодезистом П. Чичаговым составлена ландкарта (устар. то же, что географическая карта) Сибирской губернии, где указана Бикатунская крепость, которую всё чаще называли Бийской. В ней располагался гарнизон. В 1745 году правительство перевело на Сибирскую линию регулярные воинские части.
В 1747 году императрица Елизавета Петровна приказала алтайские предприятия умершего Акинфия Демидова «взять на нас». При Демидовых эта территория называлась Колывано-Воскресенский горный округ — по названию первого завода, Колыванского. Бийская крепость становится защитницей местных заводов. Одной из важных задач созданной Канцелярии Колывано-Воскресенского горного начальства стало укрепление российской границы в пространстве между Обью и Иртышом. Сложилась Колыванская пограничная линия с центром в Бийской крепости.
Весной 1749 года был представлен проект строительства новой Бийской крепости под руководством коменданта полковника Семёна Колобо. Площадь крепости составляла 6,5 га. В 1756 году именно в Бийской крепости алтайские зайсаны заявили о добровольном принятии российского подданства. Так территория Горного Алтая стала частью империи. В крепости располагались штаб-квартира обер-коменданта Колывано-Кузнецкой линии, а также штаб драгунской бригады и атамана линейных казаков. Бийская крепость получила статус военно-административного центра Алтая.
В начале царствования Екатерины II она стала «срединною и главною» на Колывано-Кузнецкой укреплённой пограничной линии, затем был предложен новый проект крепости бастионного типа. В 1769 году началось строительство, которым руководили комендант полковник Пётр Четов и командир драгунской бригады А. Д. Скалон.
Вместо традиционных деревянных стен и башен воздвигались земляные бастионы и редуты, облицованные с внешней стороны камнем-плитняком. На бастионах располагались мощёные камнем артиллерийские платформы с тяжёлыми крепостными орудиями. С южной стороны крепость прикрывали семь треугольных редутов, и здесь же к Бии выходили Китайские и Джунгарские ворота. Северный вал прорезали Барнаульские ворота, защищённые наружным вспомогательным укреплением — кронверком. С западной и восточной стороны на линейную дорогу выходили Омские и Петербургские ворота.
Площадь фортификационного комплекса вместе с укреплёнными форштадтами составила около 40 гектаров. К концу XVIII века по классификации того времени Бийская крепость относилась к военным гарнизонам первого ранга и была второй после Омской в Западной Сибири. Однако с расширением территории России она теряет своё военное назначение и становится «заштатной». Сохраняя свой оборонительный статус, Бийск с 1782 года являлся уездным городом. Крепость упразднена в 1846 году.