La zona della Tersana medievale (darsena) si sviluppò nel corso del XIII secolo come area cantieristica, in un periodo in cui le vittorie militari e i fiorenti traffici marittimi avevano reso necessario per la città trovare uno spazio adeguato all’intensità delle attività navali.
Le sconfitte del secolo successivo e lo stallo dei traffici mercantili, provocano una riconversione dell’area già alla fine del Trecento quando Iacopo d’Appiano trasformò la struttura in fortezza, costruendo la torre di S. Agnese, rafforzandone una preesistente e realizzando la prima merlatura di mattoni.
La Tersana, completata nel tempo con le torri Ghibellina, S. Giorgio e dell’Arno (o Degazia a Mare), fu definitivamente consacrata a fortezza dai Fiorentini, padroni di Pisa a partire dal 1406, che apportarono notevoli modifiche: rinforzarono il muro parallelo all’Arno e dotarono di rivellini il Palazzetto sopra la preesistente Porta della Degazia a Mare.
Edificarono, inoltre, ex novo la torre Guelfa (o torre della Cittadella): una costruzione di 18m di altezza, oggi fedelmente ricostruita dopo i bombardamenti del 1944. Il nome Guelfa le venne dato in contrapposizione alla torre Ghibellina. Una veduta della Cittadella Vecchia di XV secolo è ammirabile in una pala all’interno della vicina chiesa di S. Nicola.
La denominazione Cittadella Vecchia entrò in uso soltanto successivamente, per distinguerla dalla Cittadella Nuova, l’attuale Giardino Scotto, costruita nell’angolo opposto della città a partire dal 1440 e motivo per cui la Cittadella Vecchia fu nuovamente utilizzata come arsenale dalla seconda metà del XV secolo in poi.
Nei secoli XVIII e XIX gli ambienti della Cittadella furono adibiti a depositi, stalle e caserme militari. Attualmente ospita un parco pubblico ed in futuro sarà messa in relazione con il Museo delle Navi.