Опыт Франко-прусской войны 1870–1871 годов показал невозможность крепостям противостоять огню нарезной артиллерии. Выход виделся в том, чтобы построить сильные артиллерийские форты, удаленные от центрального укрепления и приспособленные к длительной обороне. Такие форты должны были затруднить обстрел самой крепости. В 1873 году по предложению Тотлебена было решено усилить фортами ряд крепостей, включая Брест-Литовскую. Из-за Русско-турецкой войны 1877–1878 годов работы по укреплению крепостей были отложены. Только в конце 1878 года был утвержден план строительства 7 фортов на расстоянии в 3,5–4 км от Цитадели Брест-Литовска, к которым позднее добавились еще 2 форта. Строительство было закончено в 1888 году. Каждый форт имел гарнизон численностью 250 человек и до 20 орудий. Форты I, II и III имели сухие рвы, а рвы фортов IV–IX были заполнены водой. На Тереспольском укреплении засыпали внутренний ров, а в валу первого бастиона Кобринского укрепления построены Северо-Западные ворота с мостом. Общая длина оборонительной линии крепости достигла 30 км. На обновление и ремонт всех укреплений Брест-Литовской крепости с 1833 по 1882 год потратили 14 миллионов рублей[29].

Летом 1913 года было начато строительство второго кольца укреплений периметром 45 км. На расстоянии 6–7 км от крепости создавалась линия из 11 новых фортов, получивших литерное обозначение А, В, Г, М, Е, Ж, З, И, К, Л, О. В состав этой позиции вошли и старые форты I, VIII (теперь Б) и X (теперь Д), который начали строить в начале XX века. Между фортами собирались возвести опорные пункты, казармы и артиллерийские погреба. В форту «Граф Берг» возводили здание холодильника крепостного типа объемом на 100 тысяч пудов мяса и 2 миллиона порций мясных консервов. До начала Первой мировой войны завершить строительство не успели. Из 16 фортов, которые хотели построить или модернизировать, 5 так и не были начаты, 6 построили наполовину, 2 – на две трети. Только форты А и Ж построили полностью[30].

Во время Первой мировой войны комендантом Брест-Литовской крепости был генерал артиллерии Владимир Александрович Лайминг (1854–1920). 7 ноября 1914 года на территории крепости взорвалась лаборатория зарядки боеприпасов. На воздух взлетело 60 тыс. снарядов. Погибло 120 рабочих, пострадали склады и жилые дома[31].

К тому моменту, когда фронт приблизился к Брест-Литовску, крепость не имела гарнизона и была разоружена. 13/26 августа 1915 года в ходе общего отступления русских армий крепость из-за угрозы окружения была оставлена без боя и частично взорвана русскими войсками. Но при этом номерные форты внутреннего пояса и Цитадель пострадали незначительно. Население Брест-Литовска было принудительно эвакуировано при отступлении, а две трети домов в городе были сожжены или взорваны. В ночь с 12 на 13 августа (н. ст.) 1915 года город и крепость были заняты австро-венгерской 12-й пехотной дивизией[32].

После завершения Первой мировой войны и воссоздания независимого Польского государства 9 февраля 1919 года польские отряды из 22-го пехотного полка полесской группы генерал-майора Антония Листовского (1865–1927) и уланы из Виленской самообороны ротмистра (в дальнейшем – подполковника) Ежи Домбровского (1889–1941) с боем вошли в Брест-Литовск. 1 августа 1920 года части 2-й и 10-й стрелковых дивизий 16-й советской армии бывшего полковника Николая Владимировича Соллогуба (1883–1937) после упорного боя вытеснили из Брест-Литовска 32-й польский пехотный полк Полесской группы генерал-майора, в дальнейшем – генерала брони, Владислава Сикорского (1881–1943). 19 августа в ходе контрнаступления под Варшавой польские войска отбили Брест-Литовск, который по Рижскому миру 18 марта 1921 года остался в составе Польского государства[33].

В 1923 году Брест-Литовск был переименован в Брест-над-Бугом. В межвоенный период крепость использовалась в Польше как казарма, военный склад и политическая тюрьма. Церковь Святого Николая, сильно поврежденная в годы советско-польской войны, в 1924–1928 годах была перестроена в костел Святого Казимира по проекту архитектора Юлиана Лисецкого (1881–1945). В северо-западной части Центрального острова поляки построили гаражи для 25 танкеток 4-го бронетанкового батальона[34]. В западной части Северного острова в 1933–1935 годах были построены две двухэтажные серого кирпича казармы 30-го полка легкой артиллерии, пороховой склад и орудийная и конюшни на четыре батареи[35]. Внутренние форты использовались как войсковые склады, а внешние форты, в подавляющем большинстве своем разрушенные, – для учений гарнизона[36]. В крепости постоянно проживали около 4000 человек, в том числе 250 семей офицеров и кадровых сержантов[37].

1 сентября 1939 года, в первый день нападения Германии на Польшу и начала Второй мировой войны, Брест подвергся бомбардировке люфтваффе. Под ударами оказались аэродром Малашевичи, Брестский вокзал и казармы 35-го и 82-го пехотных полков на Граевке. В дальнейшем Брест и крепость регулярно подвергались налетам с воздуха. Особенно интенсивная бомбардировка была 7 сентября, когда в город прибыл из Варшавы Верховный главнокомандующий маршал Эдвард Рыдз-Смиглы (1886–1941) вместе с Генеральным штабом. После бомбардировки маршал вместе со штабом переместился в форт V.

В казармах крепости в это время располагались маршевые батальоны 35-го и 82-го пехотных полков и ряд других частей, а также мобилизованные резервисты. С севера к городу стремительно приближался германский XIX моторизованный корпус 4-й армии под командованием генерала танковых войск, а в дальнейшем генерал-полковника Гейнца Гудериана в составе 3-й и 10-й танковых и 2-й и 20-й моторизованных дивизий.

Гарнизон города и крепости был подчинён оперативной группе «Полесье», командиром которой 9 сентября был назначен бригадный генерал Францишек Клееберг (1888–1941). Он должен был обороняться на линии Брест – Пинск. Вечером 11 сентября Э. Рыдз-Смиглы покинул Брестскую крепость и направился на Волынь. Его автоколонну прикрывала часть батарей 9-го дивизиона зенитной артиллерии из гарнизона крепости. В ночь с 12 на 13 сентября штаб Клееберга переместился в район Пинска[38].

Начальником гарнизона крепости 11 сентября был назначен отставной бригадный генерал Константин Плисовский (1890–1940), посмертно произведенный в дивизионные генералы. Подчиненная ему группа «Брест» включала в себя маршевые батальоны 34, 35 и 82-го пехотных полков, 1-ю роту маршевого батальона 33-го полка, 81-й, 82-й караульные и 56-й саперный батальоны, 112-ю и 113-ю отдельные танковые роты, имевшие на вооружении по 15 старых французских танков «Рено» FT–17, взвод танкеток из 6 TKS, 9-й автомобильный дивизион, 49-й дивизион полевой артиллерии, 3-ю зенитную батарею, караульную роту, роту связи и отдельные группы офицеров и солдат различных родов войск и медико-санитарной службы. Всего в этих частях и подразделениях насчитывалось около 4000 солдат и офицеров. Они имели 18 полевых и 8 зенитных орудий, 36 танков и танкеток и 2 бронепоезда. Плисовский решил оборонять только Цитадель и Кобринское и Тереспольское укрепления, так как на оборону фортов войск не хватало[39].

13 сентября Плисовский приказал эвакуировать из Брестской крепости семьи офицеров и подофицеров, заминировать мосты и подходы к крепости, заблокировать главные ворота танками. В тот же день были отпущены на свободу заключенные крепостной тюрьмы, включая лидера украинских националистов Степана Бандеру.