Каменная ограда монастыря, согласно летописи, была возведена в 1586 по повелению царя Федора Ивановича. Стены, опоясавшие территорию Старого города, имели протяженность 243 сажени (518 метров) и получили вид прямоугольника неправильной формы. Крепостная стена по углам фланкировалась четырьмя круглыми башнями. В монастырь вело пять въездных ворот : с южной, западной и северной стороны и двое ворот со стороны реки Костромы - Святые и Водяные. Въездные ворота были укреплены квадратными башнями, из них сохранилась лишь башня над Южными воротами. Стены имели толщину 1,5 метра, а позднее, в XVII веке, были надстроены до 3 м. Первоначальная высота стен была на 2 метра ниже современной и достигала 6,5 - 7 метров.
Ипатьевский монастырь - характерный образец крепостной архитектуры Древней Руси XVI века. Каменная ограда монастыря, неприступная извне, с внутренней стороны имела важные преимущества для организации обороны. Главное боевое значение имели башни (стрельницы), где устанавливались крупные орудия. Для хранения пороха предназначалась специальная Пороховая (северо-восточная) башня. В водяной башне был потайной выход к реке Костроме, что обеспечивало бесперебойное снабжение водой во время осады. Стены и башни с внутренней стороны связаны широким переходом - галереей боевого хода.