Длина крепостных стен составила 1066 сажен или 2270 метров. Толщина крепостных стен и высота остались неизвестными.
На сохранившейся копии XVIII века плана крепости видно, что стену твердыни скрепляли 11 башен, 4 из них были проезжими. Одна, Стрелецкая, воротная, в северной стене вела к Нижегородскому тракту. Другая по северной же стене, к востоку, Спасская, давала выезд на Большую Макарьевскую дорогу и на выгонные луга. На западной стене первой стояла главная, Настасьинская башня. Из этой дорога спускалась съездом к Теше и далее через мост смыкалась с Московским трактом. Южнее, на стыке западной и восточной стен, возвышалась Кузнечная башня, а за ней на посаде звенела наковальнями Кузнечная слободка.
Крепость внутри усиливалась Большим и Малым острогами. Острог — укрепление из врытых в землю бревен с заостренным верхом. Малый острог находился в южной части крепости возле Кузнечной башни, потом на его месте обосновался Никольский женский монастырь.
Упоминание о «Большом остроге» на Пушкарской улице находим в документе — закладной Ивана Прохорова сына Писемского от 16 апреля 1633 года. Топографических данных о названном остроге нет, надо полагать, что он окружал некогда воеводский двор, съезжую избу, пыточную башню и другие служебные помещения.
Не раз возникал у краеведов вопрос о личной причастности Ивана Грозного к основанию Арзамаса. Историк города Н. М. Щегольков пишет, что «…это наименование (главной городской башни) не могло произойти ни от чего другого, кроме как от имени царицы Анастасии Романовны, первой супруги Иоанна Грозного, а следственно и дано им самим при жизни ее, а скорее всего лично во время Казанского похода».
Крепость охраняли стрельцы, пушкари и казаки. На ночь проезжие ворота запирались на крепкие запоры, на стены и башни поднимались очередные сторожа.
Власть в городе осуществлял воевода и «осадный голова».
В воеводской избе сидели за бумагами подьячие. Посадскими делами занимался староста, а судебными — губной староста.
В церковном отношении город и уезд Москва отнесла к патриаршей области. А в городе и уезде храмы входили в особую Арзамасскую десятину. В городе находился Десятильный двор, верховодил которым протопоп Воскресенского собора.
Из «письма и дозора Булата Телицына», составленного в 1620 году, видно, что в Арзамасской десятине состояло уже 98 церквей.
Первые переписи горожан составлены писцом Тимофеем Измайловым в 1620, 1621 и 1622 годах. В 1626 году в Арзамасе из числа его жителей оружие могли носить 650 человек.
