十字军东征后，带回新的防御技术和攻城工程师，使城堡的设计得到改进。同心的城堡从中心点扩展，由两堵或更多的环形城墙所包围。最初以方形的箭塔来加强城墙的防御力，后来则改为圆形的箭塔。因为方形箭塔的角落会很容易受到夹击，使整个箭塔极易受创，而圆形的箭塔则更具有抵抗力。在城墙和箭塔的顶端可加设更多的战备，让它们更具有向下攻击的能力。
虽然火炮出现于十四世纪初期的欧洲，但是直到十五世纪中期以前，并没有使用到有战力的攻城大炮。随着火炮的威力提升，人们也开始改变城堡的设计做为因应。以往高危险陡的城墙被低矮倾斜的城墙所代替。到了十五世纪中期，由于王权的扩张，城堡开始出现衰落。十一世纪时，征服者威廉宣称拥有英国所有的城堡，并从贵族的手上把它们收回。到了十三世纪，城堡的建造或强化必须得到国王的同意。其目的就是为了废除城堡，让它们不能作为叛乱的依靠。
城堡被废置，有四分之一仍然为贵族所保存，其他则沦为废墟。由于财富的生产从农村转到城市，防御设施强化的城镇反而变得更为重要。
城堡的建造，可以花费不到一年便能完成，也可能耗上二十年的时间。数个世纪以来，建造城堡是一门重要的工业，出名的石匠大师受到殷切需求，而结群成伙的城堡建造者会从一个地方换到另一个地方工作。城镇希望雇用熟练的工人来建造大教堂，而领主也希望雇用他们来建造城堡。
在北威尔斯的鲍玛利斯城堡，自1295年开始建造。它的设计对称的，没有弱点。建造时的顶盛时期，需要三十个铁匠、四百个石匠和二千个工人。工人们多是从事开凿、搬运、起吊、发掘和分裂石头。这个设计严格的城堡一直未能完成。而康威尔的大城堡，则由英国的爱德华一世在威尔斯，花了四十个月来建造。
城堡的城墙是石造建筑，石墙内部以碎石和燧石来填充，这些碎石和燧石由臼研机来混合。城墙的阔度一般由六到十六英尺（约为1.8米~4.9米）不等。
作战防御
城堡防卫的基本要点是尽可能让攻城者陷入最高的危险并暴露最多的敌情；相对地，要把防卫者所承受的风险减至最低。一个设计优良的城堡，能够以很少的兵力作长期而有效的防卫。拥有坚固的防御，可以让防卫者在补给充足的优势下力守不屈，直到攻城者被前来解围的军队逐退，或是让攻击者在弹尽源绝、疾病交加以致元气大伤的情况下被迫撤离。城堡含有以下防御设施：
要塞
要塞是一个小城堡，通常复合在大城堡里面。要塞功能主要是作防御之用，通常由城堡属民执行防守。如果外城遭外敌攻陷，防卫者可以撒守至要塞中作最后的防御。在许多著名的城堡案例中，这种复合性的建筑是先从要塞盖起，原本便是该旧址的防御工事。随着时间演进，这个复合建筑会向逐渐向四周扩建，包括外城墙和箭塔，以作为要塞的第一道防线。
城墙
石墙具有防火以及抵挡弓箭和其他投射武器攻击的功能令敌军无法在没有装备例如云梯和攻城塔的情况下，爬上陡峭的城墙。而城墙顶端的防卫者则可以向下射箭或投掷物件对攻城者施袭。攻城者因而全然暴露在开放的空间之中，相较于防卫者坐拥有坚强的防护和往下射击的优势，攻城者在向上射击时显得相当不利。如果城墙是建筑在悬崖或其他高峭的地方，其效力和防御价值将大为提高。城墙上的城门和出入口会尽量的缩小，以提供更大的防御度。
箭塔
箭塔建在城角或城墙上，依固定间隔而设，作为坚固的据点。箭塔会从平整的城墙中突出，让身在箭塔的防卫者可以沿着城墙面对的方向对外射击。而城角的箭培，则可让防卫者扩大攻击的面向，向不同的角度作出射击。箭塔可以让守城人从各个面向保卫城门。若干城堡一开始时只是一个简单的箭塔，尔后扩建成更大、具有城墙、内部要塞和附加箭塔的复合城堡。
城垛城墙和箭塔会不断地被强化，以提供防卫者更大的防护。在城墙顶端后面的平台，可以让防卫者站立作战。在城墙上方所设置的隘口，可以让防卫者向外射击，或在作战时，得到部分的掩盖。这些隘口可以加上木制的活门作额外的防护。狭小的射击口可以设置在城墙里，让弓兵在射击时受到完全的保护。
壕沟护城河和吊桥
为了突出城墙的高大优势，城墙底部会挖掘出一道壕沟，环绕整个城堡，并尽可能在这道壕沟内注满流水以形成护城河。壕沟和护城河让直接攻击城墙的难度增加。如果穿戴装甲的士兵掉到水里面，即使水深较浅，也会很容易被淹死。护城河的存在也增加了敌人在城堡底下挖掘地道的困难度，因为地道如果在挖掘期间坍下，挖掘者就很容易被护城河的河水淹溺。在某些攻城的案例中，攻城者会在攻击之前，设法将护城河的水排走，然后填平乾涸的护城沟，再用攻城塔或云梯来攻上城墙。