Po zakończeniu wojny imperator Rosji Aleksander II Romanow nakazał 21 lipca 1879 roku ministrowi wojny gen. adiutantowi D. Milutinowi niezwłocznie umocnić zachodnią granicę z Prusami Wschodnimi. Ukazem carskim pod koniec lat 70. XIX wieku została wykupiona część gruntów wsi Osowiec wielkości ponad 1000 ha położonych na lewym brzegu rzeki Biebrzy, a mieszkańcy wsi zostali przesiedleni na nowe tereny.
Charakterystyka Twierdza Osowiec była to typowa twierdza zaporowa. Usytuowana w zwężeniu bagien biebrzańskich tworzyła jakby trójkąt forteczny razem z twierdzami w Grodnie i Kownie. Wspomniane trzy twierdze miały bronić skrzydeł wysuniętego obszaru Królestwa Polskiego przed odcięciem.
Twierdza zbudowana została w latach 1882–1887 (pierwsze prace projektowe prowadzone były już od 1873) i modernizowana do 1892 r. Głównym projektantem twierdzy był gen. Eduard Iwanowicz Totleben. Ponownie zmodernizowana została po wojnie rosyjsko-japońskiej 1904–1905. Na początku I wojny światowej uzupełniona została elementami fortyfikacji polowej.
Przed II wojną światową, już pod zarządem wojska polskiego, została wzmocniona fortyfikacjami stałymi.