Se cuenta que en 1655 don José de la Cruz Sarmiento, indígena y vecino de la ciudad de Puebla, al cruzar el cerro de Acueyametepec en su camino hacia Manzanilla, fue sorprendido por una tempestad por lo que se encomendó a la Virgen de Loreto. En medio de estas circunstancias cayó un rayo que lo dejó inconsciente. Milagrosamente, don José salió ileso del accidente pero su caballo y aves no tuvieron la misma suerte, pues murieron al instante. Debido a este hecho, al año siguiente pidió permiso a las autoridades civiles para construir en aquel sitio una ermita en honor a la Virgen de Loreto. Tres años más tarde el virrey duque de Alburquerque le concedió el permiso y obtuvo la licencia del obispo Diego Osorio de Escobar y Llamas.

El lugar donde se erigió la capilla sirvió más tarde como punto estratégico para la defensa de la ciudad de Puebla que, por encontrarse dentro de la ruta de comercio que va de la Ciudad de México hacia Veracruz, se vio en la necesidad de diseñar un buen sistema defensivo con fortificaciones, trincheras y fosos con el fin de defender la entrada a la capital y las mercancías que circulaban por esta vía.

Con el inicio del movimiento de la independencia, en 1815 se comienza la fortificación de la capilla para defender a la ciudad de Puebla de los insurgentes. Conjuntamente, se inicia la edificación de un cuartel que albergó aproximadamente 100 hombres que custodiaban los depósitos de pólvora, así como la construcción de una habitación para guardar las herramientas y otra área para el depósito del parque.

A partir de 1833 el fuerte de Loreto empezó a ser objeto de una actividad militar más intensa; durante dos años seguidos Antonio López de Santa Anna sitió la ciudad y la milicia cívica la defendió desde el fuerte, hecho que se repitió en 1845. Más tarde, en 1847, las fuerzas invasoras norteamericanas ocuparon la fortaleza, estableciendo ahí un destacamento militar hasta junio de 1848, cuando se retiraron.
Durante la guerra de Reforma el fuerte de Loreto fue nuevamente escenario de diversos enfrentamientos: para 1856 el ejército federal sitió en tres ocasiones la ciudad, debido a los levantamientos de Miguel Miramón y Joaquín Orihuela.

Una de las consecuencias de la guerra de Reforma fue la difícil situación económica en la que se encontraron las finanzas nacionales en el año de 1859. Con motivo de la invasión francesa, los fuertes de Loreto y de Guadalupe jugaron un papel importante en la lucha que se dio en la batalla del cinco de mayo de 1862, ofensiva para salvaguardar la soberanía nacional.

Un año antes de la batalla, el Presidente Benito Juárez decidió suspender el pago de la deuda externa cuyos principales acreedores eran Francia, España y Gran Bretaña. Esto tuvo graves consecuencias, ya que sus gobiernos sintieron lastimados sus intereses y capitales, es así que los afectados se reunieron en Londres para exigirle a México pagar la deuda contraída; ante la negativa, los tres países desplegaron sus tropas en Veracruz. España y la Gran Bretaña se retiraron después de la firma de los Tratados preliminares de La Soledad, en cambio los franceses no desistieron y decidieron invadir el territorio mexicano con las intenciones de crear un nuevo imperio con Maximiliano de Habsburgo.

A partir del tres de mayo de 1862 el General Ignacio Zaragoza, desde el templo de Los Remedios, manda a sus tropas a cavar fosos, trincheras y a reforzar los Fuertes de Loreto y Guadalupe. Al amanecer del día cinco las tropas enemigas se vislumbraban en el horizonte. Los mexicanos con el poco arsenal con el que contaban dieron muestra de gran valentía ante un ejército bien preparado que fue sorprendido y que ante la pérdida de un gran número de soldados obligó al Conde de Lorencez a replegarse con sus tropas, dando así la victoria al ejército mexicano.

La fase militar del Fuerte de Loreto concluyó en 1930. Posteriormente se transformó en el Museo de Historia Guerrera de la Ciudad de Puebla en 1936 y actualmente alberga el Museo de la No Intervención “Fuerte de Loreto”.