Ладожская крепость имела огромное значение при защите северо-западных русских земель. Но при всем при этом, укрепления XII века длительное время не подвергались значительным перестройкам. Только в середине XV века, при новгородском архиепископе Евфимии, было произведено «поновление» каменной стены ладожской крепости. При нем же была восстановлена ладожская церковь святого Георгия XII века и заложен монастырь святого Георгия.
В конце XV века сложные отношения со Швецией заставили теперь уже московское правительство, после вхождения новгородской земли в состав единого Русского государства, предпринять объемную реконструкцию большинства крепостей Северо-Запада. При этом была перестроена и Ладога. Новая крепость представляла собой мощное фортификационное сооружение. Главными оборонительными узлами стали пять вновь возведенных трехъярусных пушечных башен.
Крепостные стены были значительно утолщены, почти вдвое, и надстроены в высоту. Они были сложены из местного известняка и крупных валунов и облицованы плитами. Стены достигали высоты 7,2-12 м. толщина — 7 м, протяженность (без башен) — 256.8 м.
Почти на равном расстоянии друг от друга были возведены пять мощных башен (Климентовская, Стрелочная, Раскатная, Тайничная и Воротная), которые существенно выступили за линию стен. Каждая из них завершалась деревянной кровлей.
Самая мощная башня — круглая Климентовская. Ширина башни в основании — 24,5 м, высота (с зубцами) — 16 м, толщина стен (у основания) — 9 м. У нее было больше всего бойниц — 14. Но у башни был один недостаток — невозможность вести обстрел с южной стороны крепости из-за примыкавшего к ней земляного вала с каменной стеной. Прямоугольная в плане Воротная башня располагалась как раз посередине западной стены. В ней находился коленчатый въезд, основными защитными сооружениями которого служили створчатые двери и деревянная опускная решетка — герса. Для того чтобы попасть в крепость, нужно было проехать по подъемному мосту, перекинутому через ров. Впоследствии, уже в XVII веке, въезд был усилен деревянным острогом. В южной стене башни прямо над въездными воротами была сделана бойница. Еще одна бойница была в прясле стены рядом с башней. Кроме всего прочего, въезд в крепость обстреливался из северных бойниц Климентовской башни.
Северная круглая Стрелочная башня имела ширину у основания 22,5 м, толщину стен первого яруса 8 м и 13 бойниц. В круглой юго-восточной Раскатной башне было I 1 бойниц. Большая часть пушек, имеющихся в крепости, была размещена в Раскатной и Воротной башнях. Особое значение имела полукруглая в плане Тайничная башня, находившаяся посередине восточной стены. Толщина стен первого яруса 5 м. В первом ярусе башни был устроен колодец, который соединялся трубами с Волховом. Второй и третий ярусы имели по три бойницы. В 1672 году башня получила значительные повреждения и была разобрана.
В крепостных стенах были устроены 13 бойни и подошвенного боя и около 45 настенных. Прясло между Раскатной и Климентовской башнями представляло собой земляной вал протяженностью 41,6 м с каменной стеной I 114 года (ширина — 3 м, высота — 3,6-3,8 м).
В стене, соединенной с обеими башнями, были устроены 9 настенных бойниц. Перед валом с напольной стороны прорыли ров (глубиной более 4 м). соединявший Ладожку и Волхов, и заполнили его водой. Боевую мощь крепости усиливал и рельеф местности.
В 1585-1586 годы с южной стороны крепости были пристроены земляные укрепления с тремя бастионами. В плане новое оборонительное сооружение напоминало квадрат со стороной около 170 м. На верху земляных валов были установлены тарасы — это такие бревенчатые срубы, соединенные в сплошную крепостную стену с внутренним наполнением из земли и камней. Они непосредственно примыкали к Климентовской и Раскатной башням. В высоту тарасы были около 4 м, ширину — 2 м. На оконечностях бастионов были установлены три шестиугольные трехъярусные башни. Одна из них служила въездом в новую земляную крепость. Высота и диаметр башен были около 9 м. С южной и западной сторон был прорыт ров глубиной 4 и шириной 12 м. Для сообщения между крепостями был сооружен проход в Климентовской башне.
В начале XVII века, взорвав одну из крепостных стен, отряд Пьера Делавиля захватил крепость. Русским войскам с огромным трудом удалось выбить врага из Ладоги. Во время боевых действий крепость сильно пострадала. Полученные разрушения были наспех устранены, а на Тайничной и Раскатной башнях были сооружены помосты для установки орудий. К середине XVII века укрепления крепости стали приходить в негодность: обвалился большой кусок прясла между Стрелочной и Воротной башнями; деревянные сооружения быстро рассыпались; сильно разрушилась Тайничная башня. Крепость больше не ремонтировали.
В 1703 году в устье реки Волхова была основана Новая Ладога, которая впоследствии стала административным центром округи. А Старая Ладога со временем из процветавшего торгового города превратилась в село. И только остатки старинного земляного вала и каменной крепости, да уцелевшие храмы XII—XV веков напоминают о былом значении этого древнего города.