En 1272, les Comtes de Savoie deviennent Seigneurs de Châtillon. La cité devient une place forte avancée de la Savoie et d'importants travaux de fortification sont engagés.
A la fin du XIIIème siècle, l'enceinte forme un polygone de près de 1km percé de trois portes fortifiées, dont celle de Villars (la plus petite).
La muraille défensive est bordée d'un fossé alimenté par les eaux de la Chalaronne grâce à un système d'écluses.