Значение замка особенно возросло в связи с ожесточенной борьбой против постоянных разорительных набегов крымских татар.
Как известно, татары только за тридцать лет (с 1500 по 1530 гг.) 14 раз нападали на земли южной, юго-восточной и центральной Белоруссии (в 1503 и 1508 гг. — дважды в год). А всего за 95 лет с 1474 по 1569 гг. они совершили 75 походов на земли Великого княжества Литовского. Один раз их наголову разбили под Чечерском. Однако в походах татар 1532 и 1551 гг. приняли участие и турки, умевшие осаждать и брать города штурмом. Вопрос о защите от татар стал на повестку дня со всей остротой.
Учитывая важность и значение Гомельского замка для защиты государства и исходя из того, что «…иж кождому оборона и осторожность есть потреба», сюда из ближайших городов направлялись хлебные запасы и специально выделенные группы конной «сторожи», а из Виленского арсенала в 1552, 1562 и 1563 гг. доставлялись вооружение и амуниция.
Так, Чечерская волость обязывалась верховной властью содержать в Гомеле за свой счет круглый год отряд «сторожи». Не исключено, что ее присылали и другие ближайшие города — Пропойск, Рогачев. Сюда же из Рогачева перевезли значительное количество ржи и овса «ку наспижованью замку». В 1557 г. гарнизон Гомельского замка был увеличен до 200 человек «драбов». Для ремонта укреплений привлекалось население Чечерска, Пропойска и других волостей Поднепровья и Посожья. В середине XVI в. Гомельский замок превратился в региональный центр обороны юго-восточных земель Великого княжества Литовского от грабительских набегов перекопских татар.
Во время Ливонской войны Гомель был ненадолго занят войсками Ивана Грозного, однако в июле 1576 г. отряд под началом гетмана Юрия Радзивилла сумел вновь захватить его. Через 5 лет, в 1581 г., 5 мая, Гомель опять подвергался нападению царских войск, которые «…до замку неведоме ночью пришедши, на место ударили и место огнем выпалили». Замок однако взять не удалось.
Позднее, во время русско-польской войны 1614–1615 гг. в Гомельском замке постоянно находился небольшой гарнизон, состоявший из 40 казаков и 40 солдат. Их поддерживало городское ополчение.
В 1633 г. Гомель противостоял казацким сотням Богдана Булгакова и Ивана Ермолина, которые захватить замок не смогли. Во время осады города Б. Булгаков был ранен.
В октябре 1648 г. украинские казаки во главе с полковником Гловацким и белорусские крестьяне заняли город, ограбив шляхту и состоятельных людей. Мещане, в конечном счете, почти все «показачились».
