La Fortezza Vecchia di Villasimius sorge su un suggestivo promontorio roccioso che domina il porto turistico e l'area di Capo Carbonara; la sua prima edificazione risale al XIV secolo per opera degli Aragonesi, che scelsero una caratteristica pianta triangolare.
Nel XVI secolo la struttura fu radicalmente trasformata ed ampliata su disposizione della corona spagnola per fronteggiare i pirati con la costruzione di quattro robuste torri poligonali e di una spessa cinta muraria perimetrale: fu così integrata nel complesso sistema di avvistamento e difesa costiera che circondava l'intera isola della Sardegna. I materiali utilizzati per la costruzione, come il granito locale, permettono all'edificio di mimetizzarsi con la natura circostante.
Nei secoli successivi la fortificazione continuò a svolgere compiti di vigilanza attiva a protezione della vicina tonnara. Dopo aver perso la sua funzione militare e aver vissuto un periodo di abbandono, è stata restaurata; oggi questo monumento storico è aperto ai visitatori, ospita mostre culturali ed è un eccezionale punto panoramico.