Отличительной особенностью оборонительных сооружений XIV — первой половины XV в. является дифференцированный подход зодчих к конструкциям в соответствии с их местом в системе обороны. Валы и стены, расположенные со стороны достаточно мощных естественных заграждений, очень невелики и имеют простейшую конструкцию. Валы и стены с напольной, «приступной» стороны гораздо более мощные и высокие и имеют более сложную и совершенную конструкцию.
Так, высота валов Звенигорода и Старицы — около 8 м. Передний склон вала делали всегда более крутым — обычно не менее 30° к горизонту, а тыльный склон — несколько более пологим. Горизонтальные площадки на вершине вала первоначально делали узкими, как в валах XI–XII вв., но позже, с усложнением конструкции оборонительных стен, они достигали ширины 8–9 м.
Как и раньше, земляная насыпь вала часто не имела внутреннего деревянного каркаса; таковы чисто земляные валы Романова и Плеса. Для насыпки валов использовали местный грунт, по возможности наиболее плотный, иногда даже чистую глину, как в новгородской крепости Холм. При отсутствии хорошего грунта брали и более слабые материалы, даже песок; таковы валы псковских крепостей Велье, Котелно и др. Наконец, там, где почва была каменистой, вал целиком насыпали из камней, как это сделано в Тиверском городке.
Сооружались и валы с внутренним деревянным каркасом. Обычно он представлял собой срубную дубовую стенку с короткими поперечными перерубами, выступающими в тыльную сторону. Располагаясь под самым гребнем вала, стенка выходила на его поверхность. Такой тип каркаса является упрощением каркасов валов русских крепостей XII в. и известен по укреплениям Звенигорода, Рузы, Вереи, Галича-Мерьского, построенным примерно на рубеже XIV и XV вв. В валах Калуги и Воротынска, крепостей на южной границе Московского княжества, обнаружены наклонные каркасы, расположенные не в тыльной, а в лицевой части вала, склон которого они должны были укреплять. Перед большими валами часто оставляли горизонтальную площадку-берму, чтобы воспрепятствовать сползанию вала в ров.
Рвы в укреплениях XIV — первой половины XV в. обычно широкие и глубокие. Они, как правило, отрезали крепость с напольной стороны и имели очень большое значение в системе обороны. Часто в качестве рвов использовали подрезанные естественные овраги. Рвы обычно имели симметричный профиль с уклоном стенок около 30°. Достаточно широко применялось в это время также и эскарпирование склонов.
Стены крепостей Северо-восточной Руси вплоть до конца XV в. были деревянными. Единственное исключение — стены Московского Кремля, построенные из тесаного камня в 1367–1368 гг., когда пришли в ветхость дубовые стены, сооруженные примерно за тридцать лет до этого. Деревянные стены XIV в., по-видимому, мало отличались от стен более раннего времени и представляли собой срубную однорядную стену, скрепленную короткими поперечными перерубами. В верхней части располагалась прикрытая бруствером площадка для воинов. Позднее, в связи с совершенствованием камнеметов, стены начали делать более толстыми, состоящими не из одного, а из двух рядов бревен. Утолщение стен стало необходимым в XV в., когда рядом с камнеметами в осаду крепостей включилась огнестрельная артиллерия — пушки.
Для противодействия ударам каменных пушечных ядер начали строить стены из двух и даже трех срубных стенок с засыпкой пространства между ними землей или камнями.
В укреплениях меньшего военного значения, а особенно в небольших укрепленных поселениях, например, в боярских усадьбах, строили более простые деревянные стены столбовой конструкции, где основу составляли врытые в землю столбы, в пазы которых укреплялись горизонтальные бревна. Стена такого типа укрепляла боярскую усадьбу Хабаров городок близ Юрьева-Польского.
Деревянные стены крепостей Новгородской и Псковской земель были того же типа, что и в Северо-восточной Руси; сходна и эволюция их конструкции. Так, в новгородской крепости Холм (XV в.) стена состояла из трех бревенчатых стенок и имела общую толщину 2 1/2 м. Однако в Северо-западной Руси уже с XIV в. достаточно широко строят каменные крепости. Зачатки этой традиции восходят еще к XII–XIII вв., когда были построены каменные укрепления в Ладоге и Копорье. В XIV и XV вв. здесь развернулось уже интенсивное каменное оборонительное строительство: появились каменные стены в Новгороде и Пскове (как в детинце, так и в окольном городе), а также каменные крепости Порхов, Остров, Орешек, Изборск, Ям (рис. 14). В псковской крепости Велье, построенной в XIV в., половина городских стен была каменной.