Les changements provoqués par la propagation de la poudre à canon dans la technique de guerre et par consequence dans l'architecture militaire, combinés à la menace turque ottomane toujours croissante, conduisent les Vénitiens à améliorer leurs installations de défense déjà existantes en Crète et à construire de nouveaux œuvres de fortification.

Le tracé des fortifications de Spinalonga est dicté par la morphologie du terrain de l'île et par les données topographiques de la région. La forteresse est construite selon les principes généraux du système des bastions et elle est formée de murailles rectilignes (courtines) et de bastions.

La fortification est composée de deux zones. La première épouse les contours des côtes, tandis que la seconde est fondée sur les rochers abrupts de la crête. Deux pans transversaux de mur relient ces deux zones fortifiées. De diverses ouvrages defensifs se développent le long de cette région afin de contrôler les points de la baie ayant une importance stratégique.