Общий периметр крепостных стен XVI века вместе с цитаделью приближался к километру. Они сложены целиком из каменных плит. Все башни поставлены у изломов стены, несколько возвышаясь над нею. Как выяснилось, их сопряжения с пряслами начертаны с повторяющейся закономерностью, что лишний раз подтверждает предположение о единовременности постройки всего комплекса укреплений. Устройство в башнях боевых печур, входов и внутренних галерей, соединяющих их нижний ярус с бойницами прилегающих стен, совершенно однотипно. Много общего в композиции башен Орешка с нижегородским кремлем, как будто они выполнены одними и теми же строителями. В нижегородском кремле также есть Княжья, Кладовая и Часовая башни. Эти названия говорят о том, что башни использовались в хозяйственных целях. Например, на Мельничной башне в Орешке действительно стояла ветряная мельница, и сильные ветры Ладоги приносили пользу защитникам острова.

Для древнерусских крепостей была типичной шатровая форма крыш башен. Она лучше предохраняла строения от влаги и придавала городу характерный запоминающийся силуэт. Крыши часто горели и разрушались. Очертания и конструкции крыш Орешка напоминают башни древнего Новгорода, Пскова, Псково-Печерского монастыря.

В общей системе обороны каждая башня имела свое назначение. Достаточно взглянуть на план крепости, чтобы понять, что Наугольная башня, обращенная в сторону наиболее вероятного появления врага, являлась ответственным звеном обороны. Как грозный страж, охраняла она крепость, держа под прицелом своих орудий русло и берега реки. Не случайно утолщение стен крепости началось с Наугольной башни: именно она принимала на себя первые удары противника.

Башни Княжая, Головкина и Флажная очень сходны между собой по размерам и внешнему виду, а главное — по расположению бойниц, лестниц с витыми маршами и внутренних переходов. Они все круглые, а их нижние ярусы перекрыты каменными сферическими сводами.

Воротная башня (единственная четырехугольная) — одно из интереснейших сооружений московского периода. По внутреннему устройству и планировке ее можно отнести к лучшим образцам средневековой фортификации. Через нее пролегал главный путь в крепость, и потому она подвергалась ударам всех видов оружия, применявшихся во время штурма. Стены ее очень пострадали, бойницы растесаны, облицовка заменена. Только зондированием кладки удалось разобраться в ее структуре и восстановить утраченное.

Тайны древних стен открывались не сразу. На одном из чертежей XVIII века схематично показано какое-то подвальное помещение под проездом. Первые попытки найти к нему спуск не увенчались успехом. Пришлось разобрать часть поздней кирпичной кладки со стороны крепостного двора. После полной расчистки появилась тщательно заделанная арка входного проема, а за ней в толще стены обнаружилась наглухо замурованная камера, куда более 200 лет не ступала нога человека: забытые там доски превратились в труху.

В расположенной рядом с камерой бойнице сохранились и старая амбразура, и ниша, куда помещалась при открывании ставня, и канал для отвода дыма наружу, и паз для засова. Но самое интересное то, что тут же брали начало две каменные лестницы, одна вела наверх, а вторая — в подвал. Это и был именно тот ход, который исследователи тщетно искали. Подвал оказался единственным в ореховских башнях. Его пол лежит на уровне воды в Неве. Каково назначение этого каменного мешка, пока трудно сказать. Может быть, это место заточения пленных или камера пыток.

Интересно проследить, как последовательно была организована оборона крепости. Защита Воротной башни продумана наилучшим образом. Подступы к входной арке простреливались с крепостной стены и из бойниц Наугольной башни, а у входа стояла деревянная изгородь — палисад.

У ворот путь врагам преграждал соединявшийся с Невой ров с перекинутым через него подъемным мостом. В западной стене Воротной башни сохранилась глубокая ниша, куда мост откидывался при подъеме, заслоняя собой внешние ворота.

Подъемный механизм был прост, но при восстановлении потребует расчета движения рычагов и ворота и точной установки осей вращения, блоков, цепей и синхронности в работе всех элементов. В наше время секреты древней механики забыты, и действие подъемного моста придется проверять на модели.

Изнутри въездная арка наглухо закрывалась воротами, обитыми железом. За ними через узкую щель каменного свода опускалась со второго яруса герса — кованая или обитая железом решетка. Аналогичные герсы, весившие более тонны, были в Староладожской крепости, Копорье, Ивангороде. В случае, если враг прорывался в башню, закрывались вторые ворота, расположенные в тыльной ее стене, а с боевой площадки крепостной стены опускалась еще одна решетка. Все было тщательно продумано и проверено практикой.

Обычно башни имели сквозной проезд, то есть обе проездные арки размещались в противоположных стенах. В Орешке проезд сделан под углом, что затрудняло применение таранов, а вместо одной герсы, защищавшей только первые ворота, предусмотрены две.

Пограничное положение крепости требовало от ее защитников особой бдительности. Тщательно были разработаны конструкции запоров, замков. Въезды в крепость охранялись караулом. В гарнизоне имелась специальная стража — воротники.

В случае прорыва неприятеля на территорию крепости защитники закрывались в башнях, а при необходимости все силы сосредоточивались в небольшой цитадели — надежно защищенной крепости в крепости.

Цитадель окружена глубоким внутренним каналом и высокими стенами, усиленными четырьмя башнями.

У стен цитадели серия препятствий для проникшего в крепость врага повторялась. Широкий ров и подъемный мост находились под обстрелом соседних башен. В откосах прохода сохранились кованые подставы, на которых крепились створы ворот, а в своде — вертикальные пазы для опускной решетки. Обнаружена железная, покрытая ржавчиной проушина, в которой вращалась ось подъемного рычага, скоба запора ворот и другие детали. По ним можно воссоздать все защитные устройства.

Мощный рубеж сопротивления, цитадель — отнюдь не замок, характерный для западных систем укреплений, где имелись залы, трапезные, часовни и покои для начальников. Цитадель Орешка — образец рациональной крепостной постройки, созданной русскими мастерами. Она хорошо сохранилась и займет важнейшее место в экспозиции будущего музея.

В цитадели реставраторов также ожидали загадки: не могли найти лестницу Королевской башни, оставалось непонятным назначение верхнего арочного проема южной стены и заложенного входа у ее подножия. Последнее представляло особый интерес для реставраторов.

Нелегко вырубать прочно скрепленный известковым раствором камень кладок, произведенных сотни лет назад. Это приходилось делать очень осторожно, вручную, чтобы не попортить первоначальную стену.

Теперь реставраторов уже не удивило, когда после разборки кладки, закрывавшей проем, обнаружились ступени, а дальше, в глубине — помещение, перекрытое сводом. От тяжести стены и былых сотрясений в старом своде появились трещины. Дальше вести разборку стало опасно.

Продолжили исследование в другом конце стены. Сначала показалась лестница вниз, затем свод и, неожиданно для всех, печура с бойницей, направленной в сторону Ладожского озера. Несколько позже следы такого же свода нашли и под западной стеной. Стало ясно — обе внутренние стены цитадели опирались на своды подвальной галереи, проложенной вдоль их основания.