La ville de Cambrai est labellisée Villes et Pays d'art et d'histoire comme Boulogne-sur-Mer, Calais et Saint-Omer. C'est une ancienne ville fortifiée dont il reste des vestiges, des fragments essentiels de toutes les époques.
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Cambrai est fortifiée dès le Moyen-âge, protégeant la cité des menaces extérieures.

Au XIIIe siècle, le château de Selles est construit par le comte-évêque de Cambrai pour défendre la cité et asseoir son autorité.

La porte de Paris, la porte des Arquets et la tour Saint-Fiacre, appelée aussi tour des Sottes, sont des témoins des remparts érigés à la fin du XIVe siècle. Un ingénieux dispositif toujours présent à l’intérieur de la porte des Arquets permettait d’inonder les fossés du front sud en bloquant le passage de l'Escaut.

Au XVe siècle, Cambrai compte 4 000 mètres de muraille et une cinquantaine de tours.

En 1543, Charles Quint impose la construction d'une citadelle : le système bastionné prend place.

De l'époque espagnole, il reste un échantillon architectural remarquable accueillant aujourd'hui l'office de tourisme du Cambrésis.
Sur le front nord, la porte Notre-dame, de style baroque, rappelle la richesse du XVIIe siècle et la prise de la ville par le Roi Soleil. Dès lors, Vauban renforce les fortifications par d'imposants ouvrages militaires. Il développe les casernes et améliore la vie de la garnison. 

Au XVIIIe siècle, la nouvelle caserne Mortier peut accueillir 1100 hommes et 600 chevaux. Celle-ci est en activité jusqu'en 2001.
Les fortifications de Cambrai sont démantelées à partir de 1892. Démantelée en même temps que les remparts urbains, la citadelle impériale conserve son réseau de galeries en souterrain, et en surface certaines courtines visibles dans le jardin public, la porte royale, un arsenal du XVIe siècle, des logements du XVIIIe siècle et une caserne du XIXe siècle.
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À Cambrai, de nombreux éléments sont classés aux Monuments Historiques depuis 1914 et d'autres inscrits. Par exemple, la porte Notre-dame, la porte Saint-Ladre, la tour des Arquets, le château de Selles...)

Depuis 2019, un centre culturel appelé Le Labo a ouvert dans l'ancien collège des jésuites. Il accueille notamment le CambraiScope, centre d'interprétation de l'architecture et du patrimoine. Celui-ci propose aux visiteurs de découvrir maquettes et outils sur l'histoire et le bâti de Cambrai, ainsi qu'une copie fidèle du plan relief de la place-forte de Cambrai réalisé en 1710.