北塘炮台初设于明朝嘉靖年间（1522—1566）。作为大沽口防御体系的北翼，在抵御外敌入侵的战争中发挥过重大作用，是明清时期的北方海防要塞。明朝嘉靖年间，倭寇肆虐中国东南沿海一带，烧杀抢掠，危害极大。为防倭寇，明王朝开始在沿海险要位置设防，北塘口作为大沽口东北侧翼开始修筑炮台。这是北塘最早的炮台。
当时的北塘炮台只有2座，位于蓟运河口东、南两侧。其建筑模式也非常简单，在河岸填土垫出高地，层层夯实，形成平台。台高五丈，架设铁炮，设有守兵。两座高台遥相呼应，扼制河口，得名“北塘双垒”。
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