De overgang van de Spaanse naar de Staatse kant in 1591 had grote gevolgen gehad voor Nijmegen. Vanaf dat moment was de stad een deel van de Republiek en daarmee was de functie van haar vestingwerken veranderd. Voordien hadden de muren en torens de onafhankelijke positie van de stad ondersteund. Nu moesten de vestingwerken niet meer zozeer de inwoners beschermen, maar vooral de Republiek verdedigen, in het bijzonder de kerngewesten Holland en Zeeland. Dit betekende dat de Staten-Generaal voor de verdedigingswerken verantwoordelijk werden. Maar omdat de Hollandse waterlinie van steeds grotere waarde werd geacht, liet de aandacht voor de kwaliteit van de muren te wensen over en werden alleen in geval van acute nood verbeteringen aangebracht. De ingeslapen vestingstad Nijmegen werd hardhandig wakker geschud door onder andere een Spaanse inval in 1635-1636 en een aanval van de Fransen in het rampjaar 1672. Onmiddellijk werd met het herstel van de muren begonnen, maar het werk werd nooit echt voltooid. Hetzelfde gebeurde tijdens internationale spanningen in 1747 en 1780.
Voor de verdediging van de stad werd steeds meer nadruk gelegd op de aanleg van aarden wallen, die beter dan de middeleeuwse hoge, bakstenen muren de kanonnen van de vijand konden weerstaan. Omdat vuurwapens een grotere reikwijdte kregen en over de muren de burgerbevolking konden treffen, was het zaak de vijand zo ver mogelijk van de wallen verwijderd te houden. Dit had tot gevolg dat op steeds grotere afstand van de muren buitenwerken werden aangelegd, die de eerste klappen moesten opvangen. Ze schermden onder meer de poorten af, om zo te verhinderen dat die met een goedgeplaatst schot in stukken werden geschoten. Bekend is de schans Knodsenburg aan de overkant van de Waal, die de waterkant van de stad moest beschermen. Rond 1700 verrezen lunetten bij Bottendaal, Steenen Kruis, Kijk in de Pot en de Hunnerberg, enkele decennia later gevolgd door het fort Hollandia op een zandbank in de Waal.
Een gevolg van de opname in het verdedigingssysteem van de Republiek was de legering van een garnizoen, dat in tijden van spanning tot ruim tienduizend man kon oplopen, zoals bij de Spaanse aanval in 1635-1636, maar daarna weer tot minder dan duizend terugviel. Op de kerkenraad na, die bedenkingen had bij de moraliteit van het garnizoen, hebben de Nijmegenaren de soldaten meestal in hun hart gesloten. Niet alleen omdat zij voor een economische impuls zorgden, maar ook omdat vele soldatenhuwelijken met Nijmeegse dochters voor een innige band zorgden.