Находится на одноименном мысу на северной оконечности Севастопольской бухты, являясь одним из основных акцентов морского фасада Северной стороны города.
На этом мысу до 1794 года была построена временная земляная батарея № 1. На возвышенности над ней возведено обширное сомкнутое земляное укрепление неправильной конфигурации для обеспечения обороны батареи с тыла. В 1794 году по приказу А. В. Суворова подполковник Ф. П. Деволан составил проект укреплений Севастополя, согласно которому батарея была перестроена. Высокий берег был срыт для удобства настильной стрельбы и построена двухъярусная батарея, внутренние отлогости брустверов, прорезанные амбразурами, были одеты в камень. Для обороны тыла горжа батареи была сомкнута земляным валом с рвом впереди. В 1827 году были отремонтированы брустверы батареи, в горже был построен каменный бакгауз.

Для усиления обороны Севастопольского порта по проекту 1834 года, разработанному полковником К. И. Бюрно, большинство береговых батарей надлежало перестроить в каменные казематированные. В 1836 году инженер-полковником Фелькерзамом была заложена Константиновская батарея. В 1840 году она была, в основном, построена и вооружена.

Батарея была двухъярусная, в плане в виде подковы, повторяя очертания мыса. Правый фас обращался к морю, левый — к рейду. Прикрытая с фасада высоким бруствером плоская крыша служила для установки орудий и фланкировалась стенами двух высоких квадратных башен-барбетов, от которых во двор вели два пандуса. Длина батареи по переднему фасу была около 188 м. С тыла батарея замыкалась двухъярусной оборонительной казармой и оборонительными стенами. Впереди казармы был ров с каменным эскарпом.

К осени 1853 года на вооружении батареи были 94 орудия, из них 83 были предназначены для стрельбы по взморью и рейду.
Боевое крещение Константиновская батарея приняла 5 октября 1854 года во время первой бомбардировки Севастополя. В этот день она подверглась бомбардировке одиннадцати английских линейных кораблей. Против 428 орудий эскадры батарея отвечала огнем только 43 орудий, расположенных в этом секторе обстрела. Батарея, поддержанная огнем батарей Карташевскрго и Волоховой башни, получила значительные повреждения. Из 27 орудий, стоявших на верхней платформе, 22 были подбиты, из 5 ядрокалильных печей разрушено 4. Во дворе батареи было взорвано несколько зарядных яциков, лицевая сторона батареи была сильно побита снарядами повреждены щеки десяти амбразур. На батарее было 5 убитых и 50 раненых и контуженых.

Сражавшиеся с ней английские корабли также имели большие повреждения в бортах и рангоуте, «Лондон», «Кии», и «Агамемнон загорелись и вынуждены были выходить ив боевой линия для тушения пожара.
После Крымской войны территория батареи использовалась для наблюдения за морем и охраны входа на севастопольский рейд.
В 1877 году выше батареи была построена земляная, прикрывавшая Севастополь в дни русско-турецкой войны 1877 — 1878 годов.
В 1890 году Севастополь был объявлен крепостью, в город перевели штаб Черноморского флота. Стала создаваться инфраструктура крепости, возводиться береговые батареи. К 1895 году в тылу старой батареи была построена береговая батарея № 8, вооруженная тремя 11-дюймовыми пушками.

24 августа 1905 года у Константиновской батареи были расстреляны руководители восстания на учебном судне «Прут» А. Петров, И. Адаменко, Д. Титов и И. Черный. В 1967 году на месте их расстрела была установлена чугунная мемориальная доска по проекту М. Г. Кононенко.

В период обороны Севастополя 1941 — 1942 годов в помещениях и на территории Константиновской батареи размещались подразделения охраны водного района, водолазная команда, обеспечивающие безопасность плавания кораблей на рейдах. В июне 1942 года в районе батареи был создан один из опорных пунктов Северной стороны. Здесь под командованием капитана III ранга М. Е. Евсеева и батальонного комиссара И. П. Кулинича сражались остатки подразделений 95-й стрелковой дивизии, охраны рейда, береговых батарей № 2 и 12, 173-го инженерного батальона флота и 12-й авиабазы ВВС. В течение трех суток 70 человек отражали атаки превосходящих сил противника, обеспечивая выход последних судов из бухты. На рассвете 24 июня оставшиеся в живых защитники по приказу командования переправились на Южную сторону, взорвав оборудование и боезапас.

В ноябре 1944 года на территории по проекту А. И. Зедгенидзе сооружен обелиск.
В ходе боев стены батареи были сильно разрушены, горжевая казарма превращена в руины. В 1979 — 1983 годах на батарее по проекту архитекторов А. Л. Шеффера и И. Ю. Виленчика были проведены реставрационные работы с восстановлением утраченных элементов.