План строительства сухопутных укреплений крепости 1831 г. был выполнен в лучшем случае на треть. Согласно записке генерал-адъютанта А.П. Хрущёва «История обороны Севастополя» (1889): «Для сухопутной обороны были следующие укрепления. На северной стороне слабое Северное укрепление с 37 орудиями, и, сверх того, с Волоховой башни десять орудий могли обстреливать с тыла в Константиновскую батарею. На южной стороне: бастион № 7—14 орудий, бастион № 6, насыпанный в течение лета, – 18 орудий, оборонительная казарма, где впоследствии возведен бастион № 5, – 11 орудий. Эти три укрепления соединены были каменною стенкою, где в разных местах находились 14 орудий. Далее слабый редут, известный впоследствии под названием редута Шварца, – 8 орудий, потом ничтожная земляная насыпь, послужившая основанием 4-му бастиону, – 30 орудий; бруствер на пересыпи – 14 орудий; батарея, где впоследствии построен 3-й бастион, – 18 орудий; Малахова башня – 5 орудий, и влево от нее, в разных местах – 18 орудий».
В 1807–1811 гг. на Северной стороне построили Северное укрепление, предназначенное для обороны с суши береговых батарей № 1 ÷ 3 (позже названных Константиновской, Нахимовской и Михайловской). Укрепления имели форму восьмиугольника со сторонами от 170 до 210 метров. На четырёх исходящих углах располагались небольшие бастионы для организации фланговой обороны с подземными каменными казематами для противоштурмовых орудий. Казематы предназначались обстрела рва.
Укрепление имело трое ворот – Симферопольские, Севастопольские и Инкерманские, и было окружено рвом. Через ров были перекинуты подъёмные мосты.
В 1834 г. ров укрепления был углублён, облицован известняком, сложенным насухо. Ширина сохранившейся части рва – 5,4 м, глубина – 3,6 м. В укреплении находились казармы для личного состава, пороховые погреба и цейхгаузы. Гарнизон состоял из 3919 человек.
На вооружении укрепления состояло 47 орудий, из них 23 – малого калибра. Укрепление имело ещё три отдельных люнета, но до настоящего времени они не сохранились. После Крымской войны укрепление использовалось под склады, в 1900 г. на его территории построили казармы крепостной саперной роты. В XXI веке на его территории располагается российская войсковая часть.
В 1834 г. Николай I утвердил план строительства новых и реконструкции старых береговых батарей Севастополя. Работы были начаты уже 1 августа того же года.
Для возведения укреплений было решено использовать не инкерманский камень, как это часто делалось ранее, а известняк со складов Килен-балки. Ежегодно в Килен-балке добывали тысячи кубометров камня. Для транспортировки его была построена «самокатная железная дорога» от карьера до причала в Киленбалочной бухте. На местности через 3 м установили опорные стойки, а поверху, в гнёздах стоек, закрепили чугунные вращающиеся на осях колёса. По этим колёсам двигались деревянные грузовые платформы длиной 8 м и шириной 2,5 м, а так как пути имели небольшой уклон к причалу, то платформы с камнем придерживали при помощи канатов. Загрузка барж производилась сбрасыванием известняка непосредственно в трюм, после чего суда отводили буксиром к небольшому причалу на приморской батарее, где камень выгружали и перемещали вручную к рабочим местам.
Для береговых батарей толщина оборонительных стен была установлена в 1,8 м, минимальная для тыльных и продольных – 1,2 м. На верхний свод толщиной 0,9 м насыпался грунт слоем до 1,8 м. Размеры казематов позволяли размещать в них все виды орудий, принятых на вооружение в русской армии: высота устанавливалась 4,2 м, ширина 5 м, расстояния между центрами амбразур 6 м, сектор обстрела 26°. Открытый ярус защищался парапетом высотой и шириной 1,8 м. Удаление дыма и пороховых газов при стрельбе предполагалось ускорить при помощи специальных продухов, закладываемых в стенах над амбразурами. Однако при частой стрельбе система продухов оказалась неэффективной, что резко снижало скорострельность орудий. Устроить же принудительную вентиляцию деятели из Инженерного департамента не удосужились то ли из экономии, то ли от скудоумия.
Александровская батарея располагалась на Южной стороне на узком длинном мысу в ухода в Севастопольскую бухту. Очертания длинного узкого мыса, на котором стояла батарея, обусловили форму всех её сооружений. На самой оконечности мыса высилась круглая двухэтажная башня диаметром более 20 м. Её своды защищала насыпь из грунта, покрытая кровлей из черепицы. 12 орудий из амбразур держали под прицелом акваторию перед рейдом и сам проход в бухту. К башне примыкали одноярусные казематы с открытой платформой для стрельбы через банк. Их выстрелы защищали подходы к рейду. Основания башни и казематов возвышались над уровнем моря на 6 м, а на отметке 14 м возводилась земляная батарея с двумя фасами для размещения 18 орудий.