Wały stanowią pozostałość dawnych umocnień klasztoru. Ich budowę rozpoczęto z inicjatywy Zygmunta III Wazy w 1620 r. Przebiegiem prac nad fortyfikacją interesował się Władysław IV. Powstała czworokątna twierdza z charakterystycznymi bastionami na ostrożach, otoczona gotycką fosą i wałami ziemnymi. Twierdza wytrzymała trzy oblężenia - Szwedów w 1655 r., Rosjan w 1771 r. i Austriaków w 1809 r.
Bastiony zostały rozbudowane w pierwszej połowie XVIII w. Obecnie spełniają rolę miejsc widokowych na wałach jasnogórskich. Otrzymywały nazwy od nazwisk swych fundatorów: bastion południowo-zachodni - Lubomirskich (nazywany też Bastionem św. Barbary), bastion północno-zachodni - Morsztynów (tzw. Bastion św. Rocha), bastion północno-wschodni - Szaniawskiego (nazywany Bastionem św. Trójcy), a bastion południowo-wschodni - Potockich (nazywany też Bastionem Królewskim, Kordeckiego lub św. Jakuba).
Bastion Świętego Rocha to jedyny zachowany do dziś fragment Fortalitium Marianum (tak nazwał twierdzę jasnogórską w 1639 r. król Władysław IV Waza). Fortalitium Marianum obsługiwała załoga wojskowa. Tej jednej z wielu warowni Rzeczypospolitej przypisuje się wyjątkowe znaczenie, jako obronnej rezydencji Matki Bożej Jasnogórskiej. Bastion Świętego Rocha został odkryty podczas prac remontowych i konserwatorskich bastionu północno-zachodniego w latach 90. XX w. Po modernizacji i przekształceniu służy jako miejsce ekspozycji militariów oraz pamiątek zrywów narodowych.
W parku klasztornym otaczającym z trzech stron mury Sanktuarium (dawne fosy fortecy) zbudowano w latach 1900-1913 drogę krzyżową, wykonaną według projektu Stefana Szyllera. Na monumentalnych cokołach z potężnych głazów i polerowanego granitu znajdują się odlane w brązie figury 14 stacji, autorstwa warszawskiego rzeźbiarza Piusa Welońskiego. Stało się już tradycją jasnogórskich pielgrzymek, że niemal każda grupa odprawia tu nabożeństwo drogi krzyżowej. Pątnicy często przechodzą od jednej stacji do drugiej na kolanach.