На юго-восточной стороне крепости находился тайник - узкий коридор протяженностью до 40 м, стены и двухскатный свод которого были выложены плитняком. Проложенный под землей на глубине 16 м, он спускался к роднику от подножия мыса. Источник обнесли срубом, превратив его в колодец. Самой сложной задачей было обеспечить надежное укрытие тайника, особенно в его нижней части, где находился родник-колодец. Во время осады крепости в 1341 г. ливонцам удалось обнаружить тайник и лишить изборян воды. Их положение было отчаянным, однако не зная, что в крепости нет других возможностей для получения воды, и встретив яростное сопротивление защитников, противник вынужден был отступить.

В 1330 г. крепость Изборск перестроили в каменную. Осуществил это псковский посадник Шелога. Прежде всего возвели каменную стену на приступной стороне, а вдоль обрывов оставались деревянные стены. Одновременно с напольной стороны вырыли глубокий ров. Новая каменная крепость также не имела башен за исключением Луковки.

Каменная стена, сложенная из известняка на известковом растворе, позволила значительно усилить обороноспособность крепости. После 1330 г. все многочисленные осады Изборска вплоть до XVI столетия былибезрезультатными. Так, в 1342 г. крепость попытались взять ливонцы с помощью доставленных по воде осадных машин, но через одиннадцать дней вынуждены были уйти ни с чем. Не привели к успеху и нападения немцев 1348 и 1349 гг. Серьезная угроза нависла над крепостью летом 1367 г., когда немцы 18 дней осаждали ее и снова использовали осадные машины - пороки и тараны. Спасла положение помощь, прибывшая из Новгорода. Постоянные нападения ливонцев и появление артиллерии являлись причинами дальнейшего усиления крепости. В начале XV в. в Изборске возвели каменные башни, предназначавшиеся для ведения артиллерийского огня. Кроме того, каменная стена теперь окружала всю крепость, при этом приступная стена стала двухслойной, а остальные - однослойными. Усовершенствование крепостных сооружений Изборска превратило его в мощную твердыню, отвечавшую требованиям времени. Крепость доказала это, выдержав мощнейший натиск ливонцев в конце XV - начале XVI вв. Много бед доставили изборянам два приступа немцев в 1480 г., когда им удалось сжечь деревянные строения внутри крепости. Отбили они и нападения ливонцев во главе с магистром ордена Вальтером фон Плеттенбергом в 1501 г. В следующем году 15-тысячное войско ливонцев в очередной раз безуспешно пыталось взять Изборск. Немцы «биша стены многими пушками и град не разбиша», - пишет летописец.

В начале XVI в. в ответ на дальнейшее развитие артиллерии Изборск снова укрепили: было осуществлено еще одно утолщение стен по всему периметру. В результате их ширина возросла в среднем с 2,5 до 3,7 м (боковые стороны) и даже до 5 м на приступной стороне. Полностью заняв всю территорию мыса Жеравьей горы, крепость получила в плане форму неправильного треугольника со скругленными углами и шестью коническими башнями. Ее площадь составила около 15 тысяч м2. Все башни, за исключением Луковки, сильно вынесены в сторону поля, что обеспечивало эффективный обстрел территории вокруг крепости. Они поставлены на расстоянии, не превышающем 60 м одна от другой, что значительно меньше, чем дальность стрельбы из пушек и пищалей.

Северо-западная угловая Талавская башня (Плоскушка) - единственная, имеющая в плане прямоугольную форму. Ее размеры 8,5x9,5 м, высота - около 15 м. Она имела пять ярусов боя и охраняла второй выход из крепости. К ней примыкал Талавский захаб, представлявший собой узкий проход между стенами шириной около 4м и длиной 36м. В самой башне был устроен Г-образный вход в крепость. Все остальные башни в плане круглые. Южнее Талавской башни на западной стороне стоят башни Вышка, Рябиновка и Темная (Темнушка). Особого внимания заслуживает самая высокая башня Вышка. Она имеет небольшой проход для неожиданных вылазок на врага, а также украшена двумя выложенными из плитняка декоративными крестами. Украшения в виде бегунца, орнамента из небольших треугольных ниш имеет также восточная стена крепости. На востоке, между башнями Вышкой и Рябиновкой, строители выложили три православных креста. Башни Изборска имеют выход на стену. Их бойницы суживаются наружу и расположены в шахматном порядке.

У Темной башни находится главный въезд в крепость - Никольский захаб длиной более 90 м и шириной около 5 м. Над захабом был устроен деревянный помост, а у его наружной стены располагалась прямоугольная в плане Плоская башня с колодцем. Она не сохранилась до наших дней и известна лишь по описанию. Помимо трех ворот, въезд в крепость охранял деревянный раскат (в XVII в. установили также герсу, для чего над внутренней аркой захаба построили
Георгиевскую башню, где находился ворот).

На юго-восточной стороне крепости, наиболее слабом приступном месте, высится башня Колокольная. Склон горы здесь не такой крутой, и башня была возведена с целью усиления обороноспособности крепости.