Situato esattamente davanti al forte di San Nicolò, le due strutture avevano l'importante compito di difendere l'entrata al porto di Venezia. Di notte tra le due fortezze veniva tirata una grossa catena ad impedire il passaggio delle navi.
Il forte nella forma attuale venne eretto nel 1543 con il progetto del famoso architetto militare Sanmicheli, già famoso per le opere di fortificazione disegnate per la Serenissima a Bergamo, Cipro, Corfù e Zara.
Il forte di Sant'Andrea, gioiello di architettura militare rinascimentale, era dotato di 42 bocche da fuoco a pelo sull'acqua ed era praticamente inespugnabile. I cannoni della struttura difensiva fecero fuoco solo una volta nella loro storia nel 1797, durante l'assedio napoleonico, affondando un vascello francese che cercava di forzare il porto.