O edifício apresenta planta poligonal estrelada, composta por corpo retangular central, em cujos vértices se adossam quatro baluartes triangulares. Os parapeitos encontram-se rasgados por canhoeiras, com guaritas cilíndricas nos vértices extremos, apresentando o pórtico da entrada uma pedra de heráldica estadual, contemporânea da fundação do edifício, representando o escudo francês e o português.
No interior, a fortificação conserva uma série de divisões, nomeadamente os diversos aquartelamentos, de entre os quais destacamos o Quartel do Governador e respetivo oratório privado.
Na primeira metade do século XIX, a Fortaleza foi abandonada pela guarnição, passando a partir de 1879, a albergar as instalações da Guarda Fiscal. Em 1886, o imóvel foi cedido à Alfândega, e já no final do século XX reverte para a Guarda Nacional Republicana.
A programação cultural de Sesimbra, na componente que diz respeito ao desenvolvimento de projetos museológicos, está diretamente associada aos conceitos de museu de território e de museu de comunidade. Neste contexto, a instalação do Museu Marítimo de Sesimbra na Fortaleza de Santiago assenta na relação dos grandes eixos território - património - população.
O concelho de Sesimbra, na sua estreita ligação ao mar, é necessariamente um lugar privilegiado para a reflexão e intervenção em torno da atividade dos museus e identificação, salvaguarda e divulgação do património marítimo e atividades piscatórias.