Kilyos’un Osmanlı Dönemi’nde küçük bir balıkçı köyü olduğu, 1950’lere kadar bu özelliğini koruduğu söylenmektedir. Sonrasında turistik özelliklerini ön plana çıkaracak yatırımlar yapılmıştır. Bocage 19.yüzyıl başlarında yaptığı tespit sonucu Boğaz’a girmek güç olsada savunma hattının Karadeniz kıyılarına dek uzatılmasının gerekli görüldüğünü yazmaktadır. Bu amaçla eski Fanari Burnu’nda yani bugünkü Kilyos’ta, Kila adıyla bir kale yaptırılmış ve biraz uzağına birkaç batarya yerleştirilmiştir. Kilyos ismi Grekçe’deki Khelai (iskele)kelimelerinden gelmektedir. Kilyos Kalesi’nin ilk inşa tarihi bilinmemekle birlikte Cenevizlilerin inşa ettirdiği rivayet edilmektedir. Bizans Dönemi’nde Kilyos’ta bir iskelenin varlığı bilinmekteyse de kale olup olmadığı kesin değildir. 17.yy’daki Kazak saldırılarından bahseden Evliya Çelebi, Kilyos’la ilgili olarak, burada yeniçeri otağları bulunduğunu belirtmektedir. Dethier 19.yy sonunda yaptığı Boğaz gezisinde Eski Fanaraki Burnu’nda Kila Tabyası’nın bulunduğunu ve bunun Boğaz bataryalarını kara içlerinden gelecek saldırılara karşı korumak amacıyla yapıldığını belirtir. Kilyos Kalesi için yapılan taramalarda bulunan Osmanlı Dönemi’ne ait en eski belge 1708 tarihli olup, Kale’nin bina masrafıyla ilgilidir. Aynı yıla ait bir diğer belgede Kale’nin yeniden inşa edilmiş olduğu bilgisi bulunmakta, dolayısıyla günümüzde mevcut olan Kale’nin 1708’de inşa edildiği sonucuna varılmaktadır. Karadeniz Boğazı Kaleleri gibi önemi artan Kilyos Kalesi’nin adı Osmanlı Dönemi’nde yazılmış kitaplarda ve belgelerde Bağdadcık Kalesi olarak da geçmektedir.