Kilitbahir Kalesi, İstanbul'un fethinin ardından 1461 yılında Çanakkale Boğazı'nın ve İstanbul'un savunması için Fatih Sultan Mehmed tarafından yaptırılmıştır. Fatih Sultan Mehmed tarafından Boğazın en dar noktasında karşılıklı olarak yaptırılan Kilidü'l-Bahr (Kilitbahir: Denizin Kilidi) ve Kal'a-i Sultaniyye (Çimenlik Kalesi) Kaleleri ile tüm deniz geçişleri kontrol altına alınmıştır.
Dönemin tarihçilerinden Tursun Bey, İstanbul'un fethinin ardından boğazın en dar yeri olan Eceovası mevkiinde karşılıklı iki kale yapıldığını, birine Kilîdü'lbahr, diğerine Sultaniye adının verildiğini ve bu kalelere topların konulduğunu yazar. Tursun Bey, Kritovulos Historia adlı eserinde 1463 yılı olaylarından bahsederken Gelibolu ve Bolayır Valisi olan Donanma Kumandanı Yakub Bey'in bu kalelerin inşasıyla görevlendirildiğini ve 1464-65 dönemini anlatırken de inşaatın tamamlanmış olduğunu belirtir.
Kilitbahir Kale Müzesi genel itibariyle Osmanlı kale hayatının sergilendiği bir müzedir.
Ana ziyaret alanları

Sarı Kule, Geç Dönem Avlusu (Hisar Peçe), Piri Reis ve İç Kule'dir.
Sarı Kule

Kanuni Sultan Süleyman döneminde Kilitbahir Kalesi tamir edilerek kalenin etrafı surlarla çevrilmiş ve Sarı Kule eklenmiştir. Kulenin kapısının üstüne yerleştirilen iki satır halindeki iki beyitlik kitabeden kulenin, 1541 yılında yapıldığı anlaşılmaktadır. Osmanlı kalelerinin anlatıldığı bu bölümde; Osmanlı kale mimarisi, kale yapısal donanımları, teşkilat yapısı, Avrupa'daki Osmanlı kalelerinin gravürleri, savunma silahları, ticareti ve günlük yaşamı canlandırılmıştır.
Geç Dönem Avlusu (Hisar Peçe)

Kanuni Sultan Süleyman döneminde yapılan tamirat esnasında kalenin savunmasını arttırmak amacıyla eklenen ön savunma mekanıdır. Bu avlu içerisinde geç dönem karargah binasının kalıntıları ile topçu canlandırması vardır.
Piri Reis Bölümü

Bir dönem Kilitbahir Kalesi'nde görev yapmış olan ünlü Türk denizcisi Piri Reis'in anısına düzenlenmiş olan bölümde ziyaretçiler dönemin denizcilik araç gereçlerinin yanı sıra, Piri Reis'in meşhur dünya haritasını günümüz haritası ile karşılaştırmalı olarak görebilirler.
İç Kule

Kilitbahir Kalesi'nin merkezinde yer alan İç Kule, üçgen planlı olup savunmada en son kullanılan yapıdır. 7 kattan oluşan Kule, barınma ve depolama amaçlı kullanılmıştır. Ayrıca girişin altında üçgen planlı bir sarnıç yer almaktadır. Birinci kata taş bir merdivenle çıkılmaktadır. Diğer katları birbirine bağlayan merdivenler ise ahşaptan inşa edilmiştir. Her katta aynı aksta yapılmış tuvaletler ve ocaklar mevcuttur. Katlarda bulunan büyük kemerli açıklıklar, kule dış cephelerinde dar menfez pencerelere dönüşmüştür. 27 metre yüksekliğe sahip olan kuleye, doğu yönündeki avludan, basık kemerli bir kapı ile girilmektedir. Kulenin üzeri tuğla üçgen çapraz tonozla örtülüdür. İç Kule'nin bir bölümü 1915'te Çanakkale Savaşı sırasında tahrip olsa da 1960'lı yıllarda yapılan restorasyon sonucu özgün haliyle günümüze ulaşmıştır.
Ziyaretçiler İç Kule'de sırasıyla
- Zemin katında, kalenin yapımı ve yıllar içerisinde geçirdiği tamiratlar ve eklentiler hakkında bilgiler alabilir, dönem gravürleri ve sikkeleri görebilirler.
- Savunma katında, kalelerin savunmalarına yönelik bilgiler alıp savunmaya yönelik eserleri görebilirler.
- Yeme – İçme katında, dönemin yeme içme kültürüne yönelik canlandırmaları ve eserleri görebilirler.
- Ticaret katında, Kilitbahir Kalesinin etrafında gelişen ticaret hayatına yönelik canlandırmaları ve eserleri görebilirler.
- İbadet katında, kale içerisinde ibadete edenlerin canlandırmalarını ve ilgili eserleri görebilirler.
- Kazı katında, teşhir ve tanzim çalışmaları esnasında yapılan arkeolojik kazılarda ortaya çıkan eserleri görebilirler.