Durante la Republica

En 1866, durante el Combate de 2 de mayo, el fuerte fue una de las líneas defensivas peruanas contra la flota española. La fortaleza luego serviría como prisión política de 1826 a 1833.

En 1834 sirvió de refugio al recién elegido presidente Luis José de Orbegoso y Moncada, al sospechar de un golpe de estado de parte del ex-presidente Agustí Gamarra. Al año siguiente, el presidente Orbegoso se dirigió al Cusco en un intento por frenar las acciones revolucionarias del mariscal Gamarra en el sur del país. En su ausencia el sargento Pedro Becerra se amotinó en el Callao, en la madrugada del 1 de enero de 1835, apoderándose de la fortaleza. Sin embargo, la revuelta fue sofocada a los pocos días por el general de división Felipe Santiago Salaverry.
En 1839 la fortaleza fue convertida en Aduana por Decreto del presidente Agustín Gamarra. El último suceso militar de la fortaleza fue durante la Guerra del Pacífico en la cual la fortaleza impidió el desembarco de la escuadra chilena al mando del Almirante Galvarino Riveros Cárdenas en el Callao. El castillo sobrevivió a la guerra pero no sucedió lo mismo con los fuertes «San Rafael» y «San Miguel» que fueron completamente destruidos por las tropas chilenas.
Después de la guerra, la fortaleza siguió funcionado como Aduana. En 1925, por disposición del presidente Augusto Leguía, se realizaron los trabajos de restauración del recinto retomando su nombre original de Fortaleza del Real Felipe. Fue declarado como «Monumento histórico nacional» el 19 de mayo de 1952 convirtiéndose en sede del «Museo del Ejército Peruano».
En el 2007 se inició una nueva restauración de parte del Servicio de Ingeniería del Ejército, en coordinación con la Dirección de Museos del Ejército y bajo la Supervisión del Instituto Nacional de Cultura. Esta refacción fue en motivo de la realización del Foro de Cooperación Económica Asia-Pacífico del 2008 donde la fortaleza fue una de las sedes del evento.