L'aménagement, au sud de l'avant-port, de quatre nouvelles cales de construction, réparties de manière symétrique autour d'une forme de radoub, est décidée par l'Empereur Napoléon entre le 26 et le 30 mai 1811, lors de sa tournée d'inspection au port militaire. Achevées en 1816 et entièrement couvertes en 1823 par les soins de l'ingénieur Cachin, ces dernières, construites avec le schiste issu des déblais de l'avant-port, associé au granite, adoptent la forme d'un rectangle de 84 mètres de long sur 27 mètres de large, dont la charpente en bois, soutenue par une série de 8 piliers monumentaux reliées par des arcs en plein cintre, culmine à une hauteur de 26 mètres. Destinées à supplanter les anciennes cales des ateliers Chantereyne d'où étaient sortis les premiers navires fabriqués à Cherbourg, les nouvelles cales de l'avant-port constituent, au cours d'une bonne partie du XIXe siècle, le cadre privilégié de fabrication des plus grands vaisseaux à voile comme le Centaure, le Suffren, le Généreux et le Friedland avant que le relais ne soit pris par les cuirassés comme la Normandie. A partir de la fin du XIXe siècle, les établissements accueillent les ateliers spécialisés dans la fabrication des premiers submersibles tels le Morse et le Narval, ce qui amène les autorités du port à agrandir leur proportion ainsi qu'à édifier entre la cale 3 et 4 une halle pour le stockage du matériel. Incendiées par les Allemands en 1944, ces dernières font encore l'objet de profondes modifications après guerre excepté la cale n°1 à l'est qui ne sera pas reconstruite.