Ромбовидная в плане цитадель Бухары возведена на естественном холме площадью около 2 га. Раскопками выявлены разновременные стены, наиболее ранние из которых, построенные в первые века до н. э., перекрыты тонкой прослойкой надувного песка, послужившей основанием для укрепления стен сооружения во второй половине IV–V в. н. э. Как и в Пенджикенте, цитадель Бухары выведена за пределы собственного города, на расстояние 120 м от шахристана (Мухамеджанов, Мирзаахмедов, Адылов, 1986, с. 98–99, 113).
Укрепления Варахши периода раннего средневековья хотя и следуют ранней (первые века до н. э.) линии обороны, но построены уже после полного ее разрушения, когда даже руины первых городских стен были перекрыты культурными наслоениями. Новые стены, которыми отмечено в V в. начало возрождения города после длительного упадка, представляли собой пахсовую ограду менее 1,5 м толщиной. Вскоре она была усилена пахсовой же облицовкой. И только по прошествии некоторого времени возводятся мощные фортификационные сооружения, включившие в себя стену предшествующего времени (Шишкин, 1963, с. 110, рис. 49) и фланкированные башнями через каждые 30 м. Видимо, в это время (VI в.) сооружается новая цитадель. Стены ее, поставленные на высокое (15 м) пахсовое основание, оформлены сомкнутыми полуколоннами — гофрами диаметром 1,6 м, обработанными горизонтальными желобками, создающими впечатление кладки из дисковидных блоков. Разделка же желобками наклонных плоскостей основания имитировала крупноблочную кладку. Так же гофрами оформлены фасады прямоугольных башен, по крайней мере прилегающих к цитадели. Здесь между гофрами сохранились следы ложных бойниц.
Возле дворца к городской стене пристраивается башня, от которой сохранилась так называемая южная анфилада, представляющая собой внутреннее устройство цокольного этажа, включенного в общую систему городской обороны. Вход сюда вел из коридора или с вершины городской стены по кирпичной лестнице во всю ширину одного из помещений. Все четыре комнаты анфилады, вероятно, служили кардегардией, чем и объясняется найденное здесь скопление, около 30 наконечников стрел (Шишкин, 1963, с. 53–54).
Дальнейшая судьба фортификации Варахши сводилась к многочисленным ремонтам, которые проводились до той поры, пока в XII в. (?) укрепления не утратили своего оборонительного значения (Шишкин, 1963, с. 85–88).
В Еркургане на всей протяженности внешнего кольца стен через каждые 60 м возвышаются двух-трехметровые холмики башен. Периметр внутренних укреплений составляет около 2 км. В юго-восточном углу возвышается бастион (Туребеков, 1981). К северному фасу в северо-восточном углу города примыкает цитадель (Туребеков, 1982). Стены внутреннего города через каждые 20 м фланкированы 60 выступающими башнями. Трое ворот располагались к северу и западу от бастиона и на южном фасе стены. Оборона усиливалась рвом.
Городское укрепление внутреннего обвода заново возводилось, видимо, не ранее IV в. на пахсовом цоколе шириной более 24 м, перекрывшем древние сооружения. Укрепление состоит из коридора, заключенного между фланкированной полукруглыми башнями внешней кирпичной стеной (ширина 1,7 м) и внутренней пахсовой (ширина 1,5 м). Башни шириной 8,5 м выступают от линии фасада на 6 м. В куртине обнаружена бойница шириной 30 см. Сырцовый кирпич стены в большинстве случаев помечен клеймом в виде креста или знака «V». От последнего фортификационного строительства сохранилась только закладка упомянутого коридора характерным для V–VI вв. приемом с чередованием рядов кирпича и прослоек пахсы.
Внешний обвод укреплений возник позднее внутреннего, одновременно с одной из реконструкций последнего, возможно в V в. Внешняя стена шириной 8 м, возведенная из полос пахсы высотой более 1 м, фланкировалась полукруглыми башнями диаметром 8 м, расстояние между башнями 60 м. Возможность обстрела со стены и из башен увеличивалась изломанностью оборонительной линии.
Цитадель Еркургана IV–V вв. возведена на руинах древних укреплений комбинированной кладкой из разноформатного кирпича ((41–48) × (30–38) × (9-10) см) и пахсы, превращенной в стилобат. Размеры кирпича обнаруживают тенденцию перехода от квадратного формата к продолговатому и еще не утратили признака эллинистического времени — клейма. Сама стена (быть может, более поздняя, чем платформа) была выстроена из пахсы, имела внутренний коридор и фланкировалась прямоугольными башнями шириной 7,5 м, выступавшими за периметр стены на 4,5 м, с куртинами длиной 22 м. Прямоугольные помещения башен сообщались с коридором.