Les phases de construction
L’état actuel de l’ensemble de fortifications est le résultat de plusieurs phases de construction. Les travaux commencent en juin 1579. Selon la proposition de l'ingénieur Vénitien Genese Bressani, une enceinte côtière perimetrique est construit, renforcé sur des points clés par des bastions ; des ouvrages sont également formées sur les points les plus élevés des côtés nord et sud, afin d’exclure toute possibilité que l'ennemi débarque sur le territoire de l'île.
Le plan Bressani n'est pas achevé, car il est jugé insuffisant par Latino Orsini, commandant militaire de Crète, qui visite l'îlot en 1584. Ce dernier propose la construction d’encore une ligne de défense sur la crête, afin de sécuriser les fortifications de l'enceinte inférieure et réduire le coût total de construction, car une grande partie des travaux restants sur la zone inférieure telle qu’envisagée par le plan Bressani pourrait désormais être omise. En 1585, commencèrent les travaux de construction des fortifications sur la crête au-dessus des ruines de l'ancienne fortification. Cependant, après 1586, les difficultés financières de la République de Venise imposèrent la limitation des travaux et progressivement l'intérêt pour Spinalonga diminua.
L'îlot revient au premier plan au début du XVIIème siècle et surtout après l'invasion ottomane sur Crète en 1645. Les Vénitiens effectuent une série d'interventions et de modifications extensives, ainsi faisant de sérieux efforts pour renforcer les fortifications. Surtout pendant la Guerre de Crète (1645-1669), d'importants travaux furent réalisés presque tout autour du périmètre de fortification. Les murs sont surélevés, tandis que les fortifications individuelles reçoivent des portails de canon de type ouvert. Les constructions de cette période sont moins soignées que celles de la phase antérieure, car les travaux se font dans des conditions difficiles, en temps de guerre, avec des possibilités financières limitées et des problèmes de ravitaillement.