Οι αλλαγές που προκαλεί η διάδοση της πυρίτιδας στην τεχνική του πολέμου και κατ’ επέκταση στην οχυρωματική αρχιτεκτονική σε συνδυασμό με την ολοένα αυξανόμενη τουρκική απειλή οδηγούν τους Ενετούς να βελτιώσουν τις υπάρχουσες αμυντικές εγκαταστάσεις τους στην Κρήτη και να κατασκευάσουν νέα οχυρωματικά έργα.

Η χάραξη των οχυρώσεων της Σπιναλόγκας υπαγορεύεται από τη μορφολογία του εδάφους της νησίδας και τα τοπογραφικά δεδομένα της ευρύτερης περιοχής. Το φρούριο κατασκευάζεται σύμφωνα με τις γενικές αρχές του προμαχωνικού συστήματος και διαμορφώνεται από ευθύγραμμα τείχη και προμαχώνες.

Η οχύρωση αποτελείται από δύο ζώνες. Η πρώτη ακολουθεί το περίγραμμα των ακτών, ενώ η δεύτερη είναι θεμελιωμένη πάνω στους απότομους βράχους της κορυφογραμμής. Δύο εγκάρσια τμήματα τείχους συνδέουν τις δύο οχυρωματικές ζώνες. Ποικίλες οχυρωματικές κατασκευές αναπτύσσονται κατά μήκος και ελέγχουν στρατηγικά σημεία του κόλπου.