Les premiers chantiers modernes débutent en 1538. Henri II d’Albret, beau-frère et allié de François Ier, transforme Navarrenx en une forteresse bastionnée du royaume de Navarre, face à l’Espagne de Charles Quint. Le projet pour les remparts est dessiné par l’ingénieur italien Fabricio Siciliano ; le chantier est dirigé par François Girard, maître maçon bayonnais. Ces constructions s’achèvent en 1547.
L’enceinte comprend deux bastions à orillons, deux demi-bastions à orillons et une demi-lune. Ces ouvrages sont répartis sur les fronts de campagne des remparts et sont précédés de fossés secs. Les flancs situés le long du cours d’eau sont composés d’une simple muraille. Un arsenal en U est édifié à l’intérieur du corps de place.
Elles furent dotées d'un nouveau système de fortifications bastionnées dès 1538 à 1549 : Henri d'Albret et Marguerite d'Angoulême, rois de Navarre, par l'architecte italien Fabricio Siciliano, avec 1,66 km de remparts hauts de 10 mètres, aux murs calfeutrés de terre et percés de portes fortifiées, quatre bastions sur le modèle de la citadelle de Lucques, en Toscane, redans, demi-lune, échauguettes, galeries souterraines de contre-mines59,60. Un magasin à poudre et une fontaine militaire (1700 l/h en été) complètent ce système défensif ainsi qu'un arsenal construit ultérieurement (1680).
Entre 1550 et 1569, Jeanne d’Albret, fille d’Henri II d’Albret et mère d’Henri IV de France, renforce les défenses de la place qui devient un réduit de sûreté du Béarn et de la Navarre, ainsi qu’une place protestante. En 1562, le Seigneur de Béarn, Antoine de Bourbon, meurt en combattant sous les murs de Rouen. Sa veuve, Jeanne d’Albret, mère du tout jeune Henri de Bourbon, futur Henri II de Foix-Béarn, Henri III de Navarre et Henri IV de France, assume alors seule le pouvoir, son fils n’ayant que 9 ans.
Huit ans après la mort d’Henry d’Albret, le 1 er avril 1563, le jour de Pâques, Jeanne d’Albret se convertit au Protestantisme dont elle fait profession publique à Navarrenx. Elle l’impose alors par la force, selon les coutumes de l’époque, à ses fiefs, le Royaume de Navarre et le Béarn. Dans les circonstances de l’époque, Jeanne devint l’un des chefs politiques du protestantisme “français”.
En 1568, alors qu’elle venait de rejoindre Condé et Coligny à La Rochelle, le Roi de France, Charles IX, considére que cette retraite au milieu des Huguenots, alors révoltés contre lui, comme un acte d’hostilité. Il profite donc de son absence pour envoyer au secours des catholiques béarnais une armée dite “de protection”, commandée par le Général Antoine de Lomagne, Seigneur et Vicomte de Terride, avec pour mission d’investir et de “délivrer” le Béarn.
Incapable de pourvoir à la défense de toutes les cités béarnaises, le Lieutenant Général de la Reine, Bernard d’Arros, parvient à se replier dans Navarrenx. Avec l’aide du gouverneur chargé de la défense de la place, Bertrand de Gabaston, seigneur de Bassillon, il allait animer la défense de la ville. Bernard d’Arros disposait de 400 à 500 soldats que rejoignit une partie de la garnison d’Oloron, ayant échappé à la capture; beaucoup étaient des “Bisognes”, recrues inexpérimentées, mais animés d’une solide motivation. Sous l’autorité de ces deux hommes, le commandement des divers “quartiers” se partage entre les capitaines Brassaley, Lamote, Cortade et Moret.
Dans le camp adverse, l’effectif dont aurait effectivement disposé Terride varie du simple au triple selon les estimations. 12 000 hommes selon certaines, dont 4000 Gascons sous les ordres de Sainte-Colomme, 6000 Navarrais et Souletins commandés par le Comte de Luxe et 2000 volontaires catholiques béarnais. Sans doute plus proches de la vérité, d’autres sources parlent de 33 compagnies françaises et de quelques centaines de Béarnais, soit environ 4000 hommes au total, voire 800 seulement certains jours !
Quoiqu’il en soit, cette armée manquait de cohésion, son ravitaillement laissait à désirer et Terride semblait être un médiocre capitaine. L’avant-garde de Terride se présenta devant les remparts le 27 avril 1569 et la ville reçut les premiers boulets de l’artillerie ennemie le 24 mai.
Les assaillants disposaient de trois batteries de quatre pièces chacune: celle de Montballon (située sur la colline du même nom) battait le bastion de Méritein et la Castérasse; celle de Bérérenx tirait sur la porte Saint-Germain et celle installée de l’autre côté du gave, à Susmiou, contre le pont et la Porte Saint-Antoine. Mais toutes les pièces étaient à près de 800 mètres des remparts, soit la portée maximale des canons de l’époque, et, aucun réglage précis n’était possible à cette distance.
De plus, ce tir était obtenu en tirant à toute volée, c’est-à-dire en donnant à la pièce la plus grande inclinaison possible, celle d’un angle de 45 degrés, mais sans possibilité de viser. Le boulet ainsi envoyé décrivait une parabole et retombait ensuite presque verticalement, avec pour seul effet de traverser un toit ou d’atteindre, totalement par hasard, quelque habitant ou soldat. La portée de “but en blanc”, c’est-à-dire en visant un point déterminé, était infiniment moins forte et ne dépassait pas 4 à 500 mètres.
Les assiégés avaient, de leur côté, installé leur artillerie sur les plates-formes des bastions et concentré plusieurs pièces à la Castérasse.
Chaque jour, se poursuivit un duel d’artillerie, par salves espacées et peu meurtrières. Nul bombardement n’était en mesure de réduire la place: seul un assaut pouvait l’enlever, “ mais la vigueur de l’attaque fût toujours inférieure à celle de la défense ”. Le 27 mai, Terride fit une tentative pour forcer le pont et atteindre la Castérasse. Ses hommes furent repoussés et d’Arros fit murer le pont et creuser un fossé. Les troupes catholiques commencèrent alors à creuser des tranchées pour se rapprocher des remparts.
De leur côté, les assiégés effectuèrent une série de sorties victorieuses poussant souvent fort loin leurs reconnaissances, et détruisirent les tranchées devant la Castérasse et la batterie de Méritein.
Début août, l’arrivée en Béarn d’une armée protestante de secours commandée par Montgomery sonna le glas des troupes de Terride, qui levèrent le siège le 8 août et essayèrent de se réfugier à Orthez, où ils durent se rendre quelques jours plus tard. Les chefs catholiques qui s’étaient rendus avec promesse d’avoir la vie sauve furent conduits à Navarrenx. Six d’entre-eux, considérés comme coupables de lèse-majesté en leur qualité de Béarnais furent massacrés traîtreusement.
Après les dégâts provoqués par les troupes de Terride, le Béarn dut souffrir des représailles sanglantes et destructrices de celles de Montgomery, ajoutant une nouvelle page noire à cette période inhumaine des Guerres de Religion. A Navarrenx, le gouverneur Bassillon fut “ massacré sur la rue, car disait-on, il avait intelligence avec l’ennemi ”. Montgomery le remplaça par Arnaud de Gachissans, seigneur de Sales, qui gouverna la cité jusqu’en 1620, laquelle était devenue pendant cette période de 50 ans une place de sûreté, un refuge pour les protestants béarnais.
En 1569, elle devait prouver son efficacité en permettant aux huguenots béarnais de résister aux troupes françaises de Terride, de mars à juillet, jusqu'à l'arrivée des secours de Gabriel de Montgommery. Les églises béarnaises et bigourdanes qui se trouvèrent sur le passage du régicide involontaire du roi Henri II subirent un vandalisme irréparable.
En 1572, Jeanne d’Albret mourrait, laissant la souveraineté du Béarn et de la Navarre à son fils Henri alors âgé de 21 ans. En 1584, la mort du Duc d’Anjou fit du Béarnais l’héritier de la couronne de France. En vue des luttes qu’il prévoyait, celui-ci établit à Navarrenx sa place d’armes et son arsenal. De plus, il confia la régence du Béarn à sa soeur Catherine qui pendant 2 ans et demi vint se réfugier à l’abri des remparts. La place conservait une réelle capacité militaire et jouait un rôle important dans l’échiquier des guerres politiques et religieuses en Aquitaine.
Assassiné par Ravaillac en 1610, Henri IV laissait le Royaume de France à son fils Louis XIII. Malgré l’opposition du Parlement de Navarre, celui-ci est bien décidé à lier définitivement le sort du Béarn et de la Navarre à celui de la France. Un édit fût d’ailleurs pris dans ce sens le 31 décembre 1616.