Главные оборонительные узлы стены состояли из 38 прямоугольных и граненых круглых башен с 9 воротами с навесными бойницами, двойными створами ворот, падающими решетками подъемных мостов, что делало их неприступными. Башни были увенчаны высокими шатровыми кровлями, стены выбелены, а горизонтальные тяги окрашены красной краской.
Стены были обращены внутрь города множеством арок, несших широкую, огражденную зубцами бруствера боевую площадку. Таким образом, Смоленск с его живописными жилищами и храмами, получил неприступную защиту. Легенда гласит, что Борис Годунов назвал Смоленскую крепостную стену «ожерельем Московской Руси».
В войне с польско-шведскими интервентами, которая началась в сентябре 1609 года Смоленская крепость оправдала вложенные в нее труды, задержав у своих стен одну из крупнейших польских армий, что значительно облегчило положение Москвы.
Двадцать месяцев смоленский воевода боярин Михаил Шеин со смоленскими воинами и горожанами оборонял город от обложившей его 28-тысячной армии Сигизмунда. Они мужественно отбивали яростные приступы, восстанавливали разбитые пушками стены, стойко переносили муки голода и болезни, отвергая предложения о сдаче. Из башен крепости можно было вести многоярусный пушечный и мушкетный бой. Защитники располагали устройствами для сбрасывания камней, выливания кипятка и горячего вара на головы врагов. На вооружении крепости имелось 250 орудий, множество снарядов к ним и большой количество своеобразных ручных гранат.
Для усиления защиты городских ворот были дополнительно поставлены с внешней и внутренней сторон два ряда деревянных срубов, заполненных землей и камнями. Чтобы поляки не могли укрепиться в городских посадах и чтобы посады не оказались помехой во время ведения по противнику огня, с согласия населения их сожгли, а жители перешли в город. Таким образом, все подходы к крепости находились под обстрелом ее защитников и подступиться к ней было невозможно.
Смоленскую крепость штурмовали несколько раз. Число оборонявших ее уменьшилось настолько, что на многих участках крепостной стены были оставлены только наблюдатели. Дух защитников укрепляла воля воеводы и горячая проповедь смоленского архиепископа Сергия. Между тем польское войско усилилось за счет прибывших подкреплений. После того, как в очередной раз, требование о сдаче города защитники отклонили, король Сигизмунд III бросил на штурм главные силы. В начале июня 1611 года польские войска, взорвав крепостную стену, ворвались в город.
