Hercogs Kristups Radvila (1547–1603), aizsargājot Biržu zemes un Lietuvas ziemeļu robežu, uzcēla modernāko bastiona cietoksni 16. gadsimta beigās. Būvdarbi sākās 1575. gadā, aizdambējot Apaščas un Aglonas upju sateku, bet 1586.–1589. gadā tika uzbūvēti vaļņi, pārstāvniecības pils, evaņģēliski reformātu baznīca, arsenāls, kazarmas un citas nozīmīgas ēkas. Cietoksnis kopā ar pilsētu veidoja vienotu aizsardzības kompleksu.
17. gadsimta sākumā Polijas-Lietuvas kopvalsts iesaistījās karos ar Zviedriju (1600–1660), kuru laikā 1625. gadā Biržu cietoksnis tika izpostīts. 1637. gadā hercogs Kristups II Radvila sāka cietokšņa pārbūvi pēc jauna Nīderlandes fortifikācijas modeļa, kurā bija spēcīgi zemes vaļņi un bastioni. Viņa dēls Jonušs Radvila (1612–1655) turpināja darbus, taču 1655. gadā zviedri ieņēma pili.
18. gadā Boguslavs Radvila (1620–1669) atguva cietoksni un, dzīvodams Karaliauču (Kēnigsbergā), vadīja tā atjaunošanu. 1662. gadā tika izstrādāts ģenerālplāns, bet pēc viņa nāves 1669.
gadā būvdarbi tika pārtraukti. Testamentā Boguslavs visu īpašumu atstāja meitai Ludvikai Karolīnai Radvilietei (1667–1695), kura 1671. gadā atsāka darbus. Līdz 1682. gadam tika izveidots iespaidīgs aizsardzības komplekss ar pili, fortifikācijām un 21 ēku.
Lielā Ziemeļu kara laikā (1700–1721) Birži kļuva par nozīmīgu kauju vietu. 1701. gadā šeit Krievijas cars Pēteris I un Polijas-Lietuvas karalis Augusts II parakstīja līgumu pret Zviedriju. Tajā pašā gadā zviedri ieņēma pilsētu, ko atguva tikai 1703. gadā. 1704. gadā zviedru armija ģenerāļa A. L. Levenhauphta vadībā atkal ieņēma cietoksni un atkāpjoties to uzspridzināja.
Biržu pils pārstāvniecības ēka tika atjaunota laikā no 1978. līdz 1986. gadam. 1987. gadā tajā izveidota publiskā bibliotēka, bet 1989. gadā — Biržu novadpētniecības muzejs "Sēla". Papildus pilij tika rekonstruēti arī citi Radvilu dzimtas 17.–18. gadsimta bastiona cietokšņa elementi: divas pulvera noliktavas, tilts un arsenāls — atjaunojot Biržu vēsturisko varenību.