Det oprindelige Trekroner var et kanonbatteri, som blev etableret i 1713 under Store Nordiske Krig. Det blev bygget på tre udtjente linjeskibe – heriblandt ét med navnet Trekroner – som blev sænket et par hundrede meter nord for den placering, hvor fortet ligger i dag. Efter krigens afslutning forfaldt batteriet og blev endeligt nedlagt i 1731.
Byggeriet af det nuværende Trekroner tog sin begyndelse i 1787, men i 1792 gik arbejdet i stå. Alligevel spillede det ufærdige fort en rolle i byens forsvar, da Slaget på Reden rasede i 1801. Først i 1827, efter årtier i venteposition, blev Trekroner endelig færdiggjort, tro mod de oprindelige planer. Senere, i takt med udbygningen af byens moderne fæstningsværk, blev fortet løbende opgraderet. Fra 1864 og frem mod slutningen af århundredet gennemgik Trekroner flere moderniseringer. Under Første Verdenskrig havde det en fast besætning på op mod 750 kystartillerister.
I 1922 blev fortet taget ud af aktiv tjeneste som søfort, men fik nyt liv som skole for uddannelse af kystartillerister frem til 1932. Efter at militæret trak sig tilbage, blev Trekroner et populært udflugtsmål for københavnerne i sommermånederne. Den civile brug ophørte dog i 1939, da tiderne blev mørke. Under den tyske besættelse overtog værnemagten nemlig fortet og brugte det til egne formål. Efter krigen stod det forladt og forfaldt gennem årene. Men i 1984 overtog Staten Trekroner og besluttede at frede anlægget. Siden er det blevet sat i stand og fungerer i dag som et offentligt kulturminde.