Одновременно со сбором войск и запасов в Самурское, генерал Скобелев деятельно изучал район Геок-тепе и крепость Денгиль-тепе, а также собирал и сведения об ее защитниках.
По изучению внутренности крепости много помог рядовой Петин, взятый в плен, в 1878 году текинцами около Чата и пробывший в крепости более года.
Он содержался в кандалах и выходил только в ближайшие окрестности пасти верблюдов и собирать кизяк. Для большей наглядности Петин вылепил в Самурском из глины прямо на земле большую модель крепости, которую ходили смотреть офицеры и нижние чипы. Эта модель, как оказалось впоследствии, весьма близко определяла действительные размеры профили и общую форму крепости.
На основании всех имевшихся и вновь добытых сведений был составлен, отлитографирован и роздан 18-го декабря в войска план Геок-тепе с окрестностями. План этот давал довольно верное представление о внутренности крепости и ее профили, но расположение лежащих близ крепости кал, могущих служить для наших осадных работ опорными пунктами, определено не верно. Направление стен крепости, показанное прямолинейным, оказалось со значительными неправильными изгибами. В действительности крепость Геок-тепе имела следующий характер и размеры.
Крепость образовывалась сомкнутою оградою в форме неправильного продолговатого четырехугольника. Протяжение сторон: западной 675 сажен, северной 420 сажен, восточной 720 саж. и южной 240 сажен. Весь периметр 4 версты и 55 сажен. Выходов имелось: в северном фасе 3, в западном 9, в южном 1 и в восточном 8. Некоторые выходы прикрывались с наружной стороны большими полукруглыми траверзами, придававшими некоторую фланговую оборону наружному рву. Ширина выходов от одной сажени до двух. Наружный ров имел от 6 до 9 футов глубины, с вделанными кое-где в контр-эскарпе ступенями и нотами. Ширина рва от 12 до 17 футов.
Стена, состоявшая из земляного вала, одетого глиною, начиналась со дна рва и имела над горизонтом от 14' до 18' высоты. За стеною шел крайне неправильный, состоящий из ряда ям, внутренний ров приблизительно тех же размеров, что и наружный. Толщина стены в основании доходила до 5 сажен, а вверху от 3 до 4 сажен и везде была снабжена наружным и внутренним парапетами в грудную высоту и большим числом траверзов, пересекавших иногда весь валганг. Внутренний парапет назначался на случай прорыва неприятеля внутрь крепости. Траверзы имели назначением, как во всех средне-азиатских крепостях, постепенную оборону самой стены против неприятеля, взошедшего на нее. Для чего в них были проделаны бойницы.