У 1709 р. на час облоги Полтави шведською армією фортеця вже мала досить розвинену систему укріплень, близьку до бастіонної, у вигляді неправильного полігона, дещо витягнутого з півдня на північ. Вона мала 5 в'їзних брам: Подільську, Мазурівську, Київську, Спаську і Курилівську. Вздовж схилів Мазурівського яру в 1709 р. ще зберігалися рештки первісних укріплень Старої Полтави 1608 р. Захисники Полтави в 1709 р. поновили цю лінію оборони, передбачаючи можливість прориву шведами зовнішньої лінії оборони. Лінія укріплень одночасно правила й за греблю, яка перегачувала р. Полтавку, так що у фортеці утворився став — джерело води під час облоги. Всі вежі були дерев'яними, рубленими, чотиригранними, невисокими, з наметовими покрівлями. Полтавська фортеця на початку 18 ст. не відповідала європейському рівню фортифікації. Під час облоги укріплення значно поруйновано, особливо західний фронт, тому Петро І наказав реконструювати фортецю. Цей наказ не виконано. У 1724 р. сюди для інспектування відрядили інженер-майора Деколонга, який оглянув фортецю і склав креслення й кошторис на її реконструкцію. У результаті проведених робіт трасування оборонних ліній суттєво не змінилося, за винятком південної дільниці, де в'їзний вузол значно спростили: замість горнверка з'явився трикутний в плані равелін з брамою та баштою, яка збереглася від попереднього періоду. Біля Київської брами горнверк з равеліном взагалі ліквідували, натомість влаштовано бастіон регулярних обрисів. Перед Спаською брамою знищено равелін і вона опинилася просто посеред валу. Північний бастіон перероблено з квадратного в п'ятикутний, аналогічних змін зазнав підковоподібний східний бастіон. Внутрішню лінію укріплень вздовж Мазурівки після 1722 р. ліквідували. У 1730 р. реконструйована фортеця мала високі земляні вали з частоколом, земляні бастіони більш-менш регулярних обрисів, сухий рів і 8 башт, що збереглися з попереднього періоду, при чому деякі з них були напівзруйнованими. У такому вигляді фортеця проіснувала, поступово руйнуючись, до 1805 р., коли вали й рови були прорізані новорозпланованими вулицями (див. Полтави плани). У 1817 р. за розпорядженням генерал-губернатора вали розкопали, рови засипали і на їх місці проклали бульвари.

У сучасній містобудівній структурі колишня фортеця виділена планувально і композиційно. По трасі валів проходять Першотравневий просп., частково вул. Панянка. Фортечній еспланаді відповідає сквер на пл. Конституції. Найдавніша частина фортеці — Городище або Стара Полтава, розташована на високій горі, і сьогодні є визначною ландшафтною домінантою, що панує в панорамі міста.

Див. також Оборонне будівництво.