Ses talents sont alors reconnus et le , à l'âge de , il devient « ingénieur militaire responsable des fortifications » et, en 1656, il reçoit une compagnie dans le régiment du maréchal de La Ferté. De 1653 à 1659, il participe à et est blessé plusieurs fois. Il perfectionne la défense des villes et dirige lui-même de nombreux sièges. En 1667, Vauban assiège les villes de Tournai, de Douai et de Lille, prises en seulement neuf jours. Le roi lui confie l'édification de la citadelle de Lille qu'il appellera lui-même la « Reine des citadelles ». C'est à partir de Lille qu'il supervise l'édification des nombreuses citadelles et canaux du Nord, lesquels ont structuré la frontière qui sépare toujours la France de la Belgique. Il dirige aussi le siège de Maastricht en 1673. Enfin, il succède le à Clerville au poste de commissaire général des fortifications.