Under den såkalte Gyldenløvefeiden kom festningen igjen under en siste beleiring, den vanskeligste av alle. Det varte i nesten to måneder (25. mai-22. juli 1678). Beleirerne var over 10 000 nordmenn under Gyldenløve. Beskytningen var intens, hele 20 000 til 30 000 kanonkuler, 2 265 bomber, 161 glødende kuler, 600 granater og 79 kurver med håndgranater ble avfyrt mot borgen. Den ville nok ha overgitt seg dersom ikke G.O. Stenbock var kommet til unnsetning. Rundt 1 000 norske soldater mistet livet i forsøkene på å innta festningen, mens de svenske tapene var på noen hundre. Festningen ble på nytt utbygd og var frem til 1700 residens for Bohusläns landshøvding, men mistet mye av sin militære betydning ettersom den ikke lenger var noen grensefestning. Under Karl XIIs regjering ble administrasjonen av Bohuslen flyttet til Göteborg. Han lot også kanonene flytte til Sundsborg (ved Svinesund), der han anla et «sterkt grensevern mot Norge». Etter hans død fikk Bohus tilbake sin bestykning.