Nach der endgültigen Niederlage Napoleons im Jahr 1815 in der Schlacht von Waterloo war man sich einig, dass eine Sicherung der Länder auch nach innen zu erfolgen habe. Die Bundesfestungen waren eines der wenigen Projekte des Deutschen Bundes, die verwirklicht wurden. Die Bundesfestung Ulm wurde im Zeitraum von 1842 bis 1859 vom preußischen Festungsbaudirektor und damaligen Oberst Moritz Karl Ernst von Prittwitz und Gaffron entworfen und unter seiner Leitung erbaut. Bei ihrer Errichtung waren bis zu 10.000 Arbeiter tätig. Die Leitung auf bayerischer Seite hatte ab Dezember 1843 der Major Theodor Ritter von Hildebrandt inne, nachdem der ursprüngliche Festungsbaudirektor Friedrich Herdegen gestorben war.

In Friedenszeiten sollte die Festung 5.000 Soldaten des Bundesheeres beherbergen, für den Eintritt des Ernstfalles rechnete man dagegen mit bis zu 20.000 Soldaten. Weiterführende Planungen sahen sogar 100.000 Soldaten vor. Die gesamten Baukosten der Festung werden auf 16.500.000 Gulden geschätzt.

Die Festung stellt sich als geschlossener, polygonförmiger Mauerzug um beide Städte Ulm und Neu-Ulm dar, der in einiger Entfernung eine Reihe Forts vorgelagert sind. Aus der topografischen Lage heraus wurden mit den Forts in Ulm markante Höhen über der Stadt gesichert, während dies in Neu-Ulm, mangels Bergen um die Stadt, unterblieb. Die erste Steinbrücke über die Donau lag zwischen beiden Städten innerhalb der Festung, die nächste befand sich erst in Regensburg.

Erstmals wurde in Deutschland das Bastionärsystem beim Bau der Festung Koblenz (1815–34 gebaut) aufgegeben und stattdessen ein Polygonalsystem mit vorgelagerten Befestigungen geschaffen. In diesem Zusammenhang ist von der neupreußischen oder neudeutschen Manier die Rede. Diese ist als Vorbild beim Bau der Festung Ulm gut erkennbar. Die beiden später entstandenen Werke auf dem Oberen Eselsberg wurden als Biehler-Forts ausgeführt. Die Nummerierung der Werke erfolgte auf württembergischer Seite in römischen Zahlen und auf der bayerischen Seite in arabischen Ziffern, in ursprünglichen Planungen wurden aber auch hier römische Zahlen benutzt.

Da die Bundesfestung Ulm im Gegensatz zur Festung Rastatt nicht unter die Bedingungen des Vertrags von Versailles fiel, musste sie nach dem Ende des Ersten Weltkrieges nicht geschleift werden. Dennoch sind viele Anlagen der Festung nach den Zerstörungen des Zweiten Weltkrieges und in den Jahren danach unwiderruflich verschwunden. Ein weiterer großer Teil ist vom Verfall bedroht, was in besonderem Maße für einige Forts und die betonierten Anlagen der Reichsfestung zwischen 1901 und 1916 gilt.