Крепость была вооружена пищалями, пушками и картечницами, установленными на 16 башнях и бойницах. 7 проезжих ворот из острога вели на старинные торговые дороги в Дедилов, Крапивну и Павшино. По этим оживленным путям передвигались вооруженные отряды московских войск, постоянно занятых охраной подходов к Туле от татарских набегов; по ним тянулись к городу крестьянские возы, направляясь к городскому рынку. Проезжие ворота и «пролазы» (для пешеходов) в стене соединяли дубовую крепость с прилегающим к ней посадом, население которого состояло из ремесленников и торговых людей.
Для усиления охраны Тулы «на пятое лето» (после сооружения крепости), т. е. в 1514 г., тот же Василий III, по словам Воскресенской летописи, «поставиша град камеи» (кремль) внутри дубовой крепости в качестве ее цитадели. В 1520 г. строительство кремля заканчивается; «того же лета свершиша град на Туле камеи».
В отличие от Московского Кремля, образующего в плане неправильный треугольник, Тульский каменный кремль представляет собою почти правильный прямоугольник площадью около 6 гектаров, со сторонами соответственно равными 298 и 213 метрам и общей протяженностью более километра. Кремль снабжен 9 башнями, в том числе четырьмя круглыми угловыми, выдвинутыми наружу, и пятью прямоугольными промежуточными, из которых в четырех сделаны ворота. Высота стен 7 - 9 метров (с зубцами до 11 м) и башен - до 13 - 14 метров.
Стены кремля покоятся на мощном фундаменте до 8,5 метра глубины, в свою очередь лежащем на дубовых сваях - лежнях. Такая основательность сооружения понятна - ведь кремль сооружался на тульском болоте. И тульская твердыня уже четыре с половиной столетия непоколебимо стоит, сохраняя неизменную устойчивость. Стены кремля на 2/3 сложены из тесаных камней, скрепленных известью; кладка верхней части сделана из красного кирпича.
Тульский кремль - ценнейший памятник русского национального зодчества. Безыменные народные умельцы России смогли не только построить прочнейшее крепостное сооружение, но и придали ему архитектурную завершенность высокой художественной выразительности, гармоничности и стройности как в общей композиции, так и в мелких деталях. Глубоко национальна отделка стен и башен: зубцы с украшающими их кокошниками, сферические своды башенных перекрытий - все это характеризует редкостный талант русских мастеров-зодчих.
Число защитников кремля в XVI веке - столь трудном и тяжелом для Тулы, когда так часты были набеги татар, - достигало 500 человек. Но и при этом небольшом количестве защитников кремль со своими непробиваемыми стенами был надежной твердыней перед лицом неприятеля. Если присоединить сюда гарнизон «острога» (дубовой крепости), то общее число военного населения Тулы (служилых ратных людей) достигало 1500 человек.
Сооружение тульской крепости, естественно, не разрешало задачи обеспечения полной безопасности южных границ государства. В целях усиления защиты от нападения степных кочевников в XVI веке было предпринято создание на южной военной линии «Большой засечной черты Русского государства» - системы оборонительных сооружений (засечных линий). Некоторые из этих засечных линий проходили через территорию тульской земли: первая - Козельск - Белев - Одоев - Тула - Кашира - Переяславль-Рязанский; вторая - Карачев - Мценск - Тула - Епифань - Михайлов - Пронск.
Засечная черта - одно из грандиозных сооружений военной техники того времени. Она представляла собою сложную оборонительную систему - заслон на путях движения степных кочевников и крымских татар. Засечные линии состояли из засек в лесах (лесные завалы) и земляных валов на открытой местности с «острожками» или городами-крепостцами во главе с такой мощной крепостью, как Тульский кремль.
В пределах Тульского края основная линия тульских засек дополнялась другими, второстепенными засеками. От ближайшей к Туле Малиновой засеки по направлению к тульской крепости на протяжении 16 километров по открытой местности был построен земляной вал - укрепление под названием «Завитай» (вдоль нынешнего проспекта Ленина), входивший в систему засечной черты.
К югу от засечной черты далеко в степь были выдвинуты передовые сторожевые посты. Отсюда в степь высылались казачьи разведки.
В течение всего XVI и значительной части XVII веков Тула и ближайшая территория, уходившая на юг, представляли собой укрепленный военный лагерь, всегда готовый к отпору врага [1].
[1 Летопись отмечает в течение XVI века десятки татарских набегов на тульскую землю, в том числе также неудавшийся штурм Тулы в 1552 г. ханом Девлет Гиреем. Набеги крымских татар имели место и в XVII веке: в 1615, 1618 - 1620, 1633 и 1659 годах].