Впервые о Могилевском замке упоминается в Баркулабовской летописи, а также в хронике Сурты и Трубецкого, в документах говорится: «Лета 1526 больший замок зароблен и принято много горы Могилы, на которой теперя замок Могилев стоит». На основании сведений из хроник, а также полученных результатов после археологических раскопок, Могилевский замок был построен не на месте былого городища, а на древнем грунтовом могильнике XII-XIII вв., от которого и пошло название замка, а затем и города.
Могилевский замок располагался на мысу, где река Дубровенка впадает в Днепр. Под строительство замка площадь древнего кладбища была выравнена нивелировочным метровым слоем глины. По краю площадки насыпали мощный вал из крупнозернистого песка и плотной ярко-красной глины. Ширина вала в основании составляла 16 метров, а высота была не менее 5. Для прочности глиняную поверхность вала обожгли до кирпичеобразной плотности, а также возвели на гребне вала деревянные стены и башни. В итоге, с учетом рва и высоких склонов горы, около 20 – 25 метров, из Могилевского замка получился солидный, мощный оборонительный комплекс.
Великокняжеской властью на крестьян волости и мещан Могилева были возложены обязанности по защите, строительству и ремонту замковых укреплений. Взамен во время опасности мещане и волостные крестьяне получали в Могилевском замке убежище и место под хранение имущества.
20 февраля 1561 года Великий Князь Литовский Сигизмунд Август уставной грамотой даровал Могилеву Магдебургское право. После получения права на городское самоуправление в городе началось возведение городских укреплений. Вместе со строительством городского вала, стен и башен был перестроен и Могилевский замок.
Однако построенным городским укреплениям и самому замку простоять удалось недолго, так как в конце Ливонской войны в 1580 году войска московского княжества сожгли город. Спустя 15 лет 13 декабря 1595 года Могилев вновь был сожжен, только на этот раз казаками под руководством С. Наливайко.
После всех этих разорений Могилевский замок и город оправились нескоро. Было решено дополнительно усилить их двумя новыми линиями укреплений из валов, рвов, ворот и бастионов, которые хоть и построили к 1618 году, однако завершить до конца работы по возведению укреплений не смогли.
Лишь только к 30-м годам XVII в. в городе сформировались мощные линии обороны, просуществовавшие вплоть до конца XVIII в. В первую линию обороны входил Могилевский замок с общей протяженностью укреплений длиной около 615 метров. Вторая линия укреплений с четырьмя воротами окружала город, ее общая протяженность составляла около 1472 метров. В третью линию обороны входил Полевой (Дальний, Круговой) вал, в разное время его протяженность и количество брам менялось. Так, к концу XVII века Полевой вал имел 13 брам.
Из самого раннего инвентаря, составленного королевскими ревизорами Я.Корсаком и Я. Гизом в 1604 году, известно, что тогда Могилевский замок от города отделял оборонительный ров, шедший от Дубровенки к Днепру. Замок имел ворота, которые назывались «Горная брама». Ворота были большие из двух полотнищ и имели сложную запорную систему с небольшой калиткой для пешеходов. К Горной браме через ров вел мост на сваях, у которого последнее звено было подъемным.
Горная брама представляла из себя прямоугольное в плане пятиярусное здание. Стены брамы с внешней стороны до третьего яруса были срублены толщиной в три бревна, а со стороны замка - в одно бревно. Выше третьего яруса до самой крыши толщина стен составляла два бревна. Четырехскатная кровля крыши была накрыта драницами. В Горной браме располагалась тюрьма.
По периметру оборонительного вала Могилевского замка дополнительно стояло шесть башен высотой в 3-5 ярусов. Они соединялись стенами, которые имели одинаковую толщину: внешние - в 2-3 бревна, внутренние - в одно бревно. Со стороны Днепра находилась пятиярусная башня с воротами под названием «Брама Дольная», а рядом был тайный подземный ход к реке. На одной из башен висел бронзовый колокол, который использовался при тревоге.
Стены Могилевского замка имели вид традиционных, но очень высоких городней (деревянно-земляных конструкций, состоявших из сруба, наполненного грунтом). Городни были высотой в три яруса и завершались боевой галереей толщиной в два бревна и двускатной крышей. Для отражения атак противников там хранились камни, бревна и колья. Снаружи весь замок был хорошо обмазан глиной.
После пожара в 1633 году Могилевский замок в очередной раз сгорел и его пришлось заново восстанавливать. Однако, к 1654-ом году, когда началась 13-летняя война Москвы с Речью Посполитой, замок хоть и был восстановлен, но состояние его было весьма плачевным. К 1660-м годам замку придали вид бастионного сооружения, а со стороны Днепра дополнительно усилили больверками (каменные сооружения, предназначенные для защиты).
Могилевский замок снова горел спустя 4 года, в 1664. Все деревянные постройки вновь были уничтожены огнем. И в очередной раз восстановлен, и в 1708 году опять сожжен по приказу Петра I во время Северной войны, всего лишь за то, что на две недели в замке остановился шведский король со своими войсками. Но, как и прежде, снова поднят из пепла, и так простоял он до конца XVIII века.