Το ενετικό φρούριο της Γραμβούσας έχει χτιστεί πάνω στο ακατοίκητο ξερονήσι της Ήμερης Γραμβούσας, απέναντι από την ομώνυμη χερσόνησο. Στην περιοχή της χερσονήσου άκμασε η αρχαία πόλη «Αγνείον» κατά τα Ρωμαϊκά χρόνια.
Από το όνομα της Χερσονήσου της Γραμβούσας, πήραν το όνομά τους και τα δύο νησάκια, η Άγρια Γραμβούσα στα βόρεια και η Ήμερη Γραμβούσα στα δυτικά. Κατά την ενετοκρατία στο φυσικό λιμάνι της Ήμερης Γραμβούσας έβρισκαν καταφύγιο τα πλοία που έρχονταν από την υπόλοιπη Κρήτη και τη Βενετία.
Για να ισχυροποιήσουν οι Ενετοί τον έλεγχο των θαλάσσιων δρόμων στη περιοχή έχτισαν πάνω στον απόκρημνο βράχο-νησί, κατά τα τέλη του 16ου αι. μ.Χ. απόρθητο φρούριο, το οποίο στους μεταγενέστερους αιώνες έπαιξε καθοριστικό ρόλο στις ιστορικές υποθέσεις της Κρήτης.
Το φρούριο περιβαλλόταν από ισχυρό τείχος στις τρεις του πλευρές, ενώ στη βόρειά του πλευρά προστατευόταν φυσικά από κατακόρυφο γκρεμό. Ο οπλισμός του αναφέρεται πως αποτελούνταν από 24 κανόνια, ενώ υδρευόταν από δύο πηγάδια κοντά στη θάλασσα και από 5 υδατοδεξαμενές στο εσωτερικό του.
Κατά τον ενετο-τουρκικό πόλεμο, δεν ενεπλάκη ενεργά στις εχθροπραξίες και παρέμεινε στα χέρια των Ενετών με συνθήκη, μαζί με τα φρούρια της Σούδας και της Σπιναλόγκας. Παραδόθηκε τελικά αμαχητί στους Τούρκους το 1692, μετά από δωροδοκία του Ενετού φρούραρχου.
Κατά την επανάσταση του 1821 το φρούριο της Γραμβούσας έπαιξε σημαντικό ρόλο. Μετά από επανειλημμένες προσπάθειες καταλήφθηκε με τέχνασμα το 1825 και αποτέλεσε το κέντρο της Επαναστατικής Επιτροπής της Κρήτης. Στο ξερονήσι εκείνη τη περίοδο ζούσαν 3.000 επαναστάτες, οι οποίοι το χρησιμοποιούσαν σαν ορμητήριο για τις επιδρομές τους στην ενδοχώρα αλλά και τη θάλασσα. Αποτέλεσε κέντρο πειρατείας και παραδόθηκε ξανά στους Τούρκους άδοξα μετά τη λήξη της επανάστασης.
Σήμερα σώζεται σε πολύ καλή κατάσταση το τείχος και οι προμαχώνες του, δύο μεγάλες θολοσκέπαστες δεξαμενές, ο ναός του Ευαγγελισμού και η πυριτιδαποθήκη στο εσωτερικό του.
