Для более надежной защиты многолюдного города в начале XVI века строится каменный кремль. Линия стен и башен кремля окружила сохраненную на все время строительства не раз перестроенную крепость Юрия Всеволодовича (остатки ее валов и рвов существовали еще в XVII в.). Вместе с кремлем возникла и существующая площадь Минина и Пожарского. Для этого «на уставную меру» (40 сажен) было расчищено от построек пространство перед стенами.
Одновременно с кремлем сооружалась и новая цепь деревоземляных укреплений — Большой острог, периметр которого 7,4 километра. Эта цепь укреплений хорошо прослеживается по сохранившимся старинным планам города. Она также представляет собой гигантскую дугу, опирающуюся концами в береговые скаты Оки и Волги. Памятью об этом укреплении является линия улицы Воробьева, Звездинки, Ошарской площади и бывшей старой Сенной площади (район современного института иностранных языков). У выездов из стен Большого острога развились рынки нагорной части: Решетка, Средной, Пятницкий, Сенной. Некоторые из этих рынков впоследствии были перемещены, а другие ныне исчезли вообще.
Положение проезжих ворот в кремле и Большом остроге окончательно определило стихийно складывавшуюся веерную планировку города в этой части. К проезжим воротам Большого острога пролегли улицы-лучи, соответствующие современным улицам Минина, Лядова, Фигнер, Дзержинского, Свердлова, Краснофлотской.
Улицы эти были узки, кривы и совсем не походили на нынешние. Дома на них стояли не рядами, какая-либо градостроительная дисциплина отсутствовала вообще. Исключение в этом отношении составил только нижегородский торг. В первой четверти XVII столетия торговый сектор был строго отделен от жилого так называемым «Зарядьем» — зоной шириной 10 сажен. Это было вызвано огромными пожарами 1617 и 1618 годов. Возникновение «Зарядья» положило начало современной улице Маяковского.
После взятия Казани в 1552 году в жизни города и характере его застройки произошли большие изменения. Крупные воинские соединения покинули город, и численность его жителей временно несколько сократилась. К концу XVI века, по данным Хуана Персидского, в Нижнем проживало 8000 человек. Однако город снова набирает силу по мере расширения волжской торговли. Город растет, выдвигается как один из экономических центров страны. По данным Писцовой книги 1621 года и вычислениям исследователей, население Н. Новгорода в этот период составляет около 10—12 тысяч человек. В их число Писцовая книга включает и жителей заречной Кунавинской слободы, которые «тягло тянут с нижегородцами по невелику». Эта запись является первым в истории города свидетельством того, что между нагорной и заречной частями Нижнего Новгорода существовало административное единство.
