Bâtie à partir de 1674 par Pierre Bullet, élève de Blondel, plus massive et moins ornée que la porte Saint-Denis, la porte Saint-Martin s’inscrit dans un carré de 18 mètres de côté. Ses deux faces, percées de trois arcs, celui du centre deux fois plus haut que les arcs latéraux, sont ornées de bossages vermiculés. Au-dessus, un entablement est surmonté d’un attique. Surmontant les portes latérales, quatre bas-reliefs sont consacrés aux faits d’armes de Louis XIV en Franche-Comté. Sur le boulevard, la prise de Besançon et la rupture de la Triple Alliance, par Martin Van den Bogaert, dit Desjardins, et Gaspard Marsy, élève de Michel Anguier : Louis XIV apparaît terrassant un aigle, tandis que la Victoire le couronne de lauriers. Du côté du faubourg, la prise de Limbourg et la défaite des Allemands sont d’Etienne Lehongre et Pierre Legros. L’inscription latine de l’entablement rappelle que Louis XIV a pris deux fois Besançon et la Franche-Comté, écrasant les armées allemandes, espagnoles et hollandaises.