Au début de 1486, la zone du Patio de Saint-Martin fut destinée au siège du Tribunal du Saint Office de l'Inquisition, les dépendances voisines s'habilitèrent pour héberger les officiers de l'organisme. Il est probable que cette structure soit à l'origine de l'usage de la Tour du Trouvère comme prison.
Cette nouvelle fonction, qui se prolongea jusqu'au début du XVIIIe siècle, déclencha un événement qui culmina dans un projet de réforme sous les ordres de Philippe II, convertissant l'Aljaferia en base militaire. En 1591, lors des événements connus sous le nom d'Altérations de Saragosse, le sécrétaire du roi Philippe II Antonio Pérez, pourchassé, appela Privilège de manifestation, accordé par les fors d'Aragon, afin de fuir les troupes impériales. Cependant, le tribunal de l'Inquisition jouissait d'une juridiction au-dessus de celles des royaumes, et ainsi, détint le secrétaire dans les prisons de la Aljafería, provoquant un soulèvement populaire, l'action entendue comme une violation du droit foral. Après l'action de l'armée royale, la révolte fut étouffée. Philippe II consolida la Aljafería comme une citadelle fortifiée sous son autorité afin de prévenir des révoltes similaires.
L'élaboration de l'œuvre, un édifice militaire « moderne », fut confiée à un ingénieur militaire de Sienne, Tiburzio Spannocchi. Il construisit un ensemble d'habitacles adossés aux murs sud et est, cachant les tours semi-circulaires dans leur intérieur. Cependant, sur la façade est, on peut toujours voir les tours encadrant la porte d'entrée et les suivantes. Autour de l'édifice complet, un mur crénelé fut érigé, laissant un espace de ronde. Aux quatre coins, des bastions pentagonaux se construisirent : on peut encore en voir les bases actuellement. L'ensemble du bâtiment était entouré par une fosse de 20 m de large qui, en 1982, fut à nouveau creusée sur l'initiative de l'architecte Ángel Peropadre Muniesa. On la franchissait grâce à deux ponts-levis sur les façades est et nord. Cette structure est reflétée dans les plans de la Aljafería telle que nous la connaissons après la restauration effectuée en 1998.
La Aljafería de Spannocchi ne souffrit pas de changements substantiels avant 1705. Lors de la Guerre de Succession d'Espagne elle fut le quartier de deux compagnies des troupes françaises : les barricades de la muraille basse de la fosse furent fortifiées par l'ingénieur militaire Dezveheforz.
La transformation définitive comme quartier militaire se produisit par l'initiative de Charles III. Les façades furent entièrement remodelées : nous pouvons voir aujourd'hui cette transformation sur la façade occidentale. Les espaces intérieurs furent utilisés comme dépendances pour les soldats et officiers qui résidaient dans l'édifice. Dans le tiers ouest du palais, une ample cour d'Armes se configura, donnant accès aux chambres des différentes compagnies. Réalisées avec simplicité pour une fin de fonctionnalité, ces constructions suivent l'esprit rationaliste de la seconde moitié du XVIIIe siècle. En 1862 furent ajoutées quatre tours néogothiques, dont actuellement celles des angles nord-ouest et sud-ouest sont conservées.
À la moitié du XIXe siècle, Mariano Nougués Secall avertit l'État de la détérioration des vestiges andalous et mudéjares du palais : dans son rapport rigoureux datant de 1845 intitulé Description et histoire du château de la Aljafería, il appelait à préserver ce précieux ensemble historique et artistique. La reine Isabelle II apporta des fonds pour la restauration. Une commission fut créée en 1848 pour la mener à bien. Cependant, en 1862, la Aljafería n'était plus propriété du Patrimoine Royal, mais du Ministère de la Guerre : la restauration ne put donc avoir lieu et l'état du palais se détériora encore.
Ce n'est qu'en 1947 que l'architecte Francisco Íñiguez Almech entreprit, presque en solitaire, les tâches de restauration intégrale qu'il continua jusqu'à sa mort, en 1982. Cet effort monumental se trouva récompensé avec les actions successives d'Ángel Peropadre, Juan Antonio Souto (pour le travail archéologique). Ainsi, à partir de 1985, Luis Franco Lahoz et Mariano Pemán Gavín prirent en charge l'intégration du Parlement d'Aragon dans la structure du palais. En 1998, la Aljafería a été inaugurée comme monument historique et d'importance artistique par le prince Felipe de Borbón.