Zamek Grodno był niezwykle ważny w systemie obrony przed krzyżowcami. Znajdował się na górze na prawym brzegu rzeki Niemen, gdzie Gorodnizcanka wpada do dużej rzeki. Zamek był chroniony przez wysokie strome brzegi po obu stronach i głęboką fosę po trzeciej stronie.
Zamek został zbudowany głównie z drewna pod koniec XIII-XIV wieku, ale północno-wschodnia ściana była wykonana z cokołu (cienkiej wypalanej cegły) o grubości 1,2-1,3 metra i wysokości ponad 5 metrów. Został on jednak bardzo szybko zniszczony.
Pod koniec XIV w., po pożarze w 1398 r., wielki książę litewski Witold nakazał budowę kamiennego zamku w miejsce starego drewnianego. Nowe mury obronne powtarzały konfigurację góry, na której stał. Ich układ przypominał nieregularny trójkąt ze ściętym południowo-wschodnim narożnikiem. Mur od strony Niemen miał 120 metrów długości, od strony Horodnichanki 90 metrów, a dwuczęściowy mur od strony miasta miał 46 i 24 metry długości. Mury miały grubość 2,6-3 metrów, wysokość 6-7 metrów i głębokość 1 metra. Mury kończyły się drewnianą galerią bojową, z której można było strzelać z broni palnej. Po zewnętrznej stronie mury, zgodnie ze stylem gotyckim, wzmocnione były przyporami (konstrukcja będąca wystającą częścią muru, pionowym żebrem lub wolnostojącą podporą służącą do wzmocnienia ściany nośnej).
Do zamku grodzieńskiego można było dostać się tylko przez terytorium miasta, które również było otoczone murami. Wejście do zamku znajdowało się w południowo-wschodniej części, gdzie most prowadzący do miasta przecinał fosę z wieży wejściowej. W przypadku ataku istniał również przedzamkowy most podnoszony za pomocą specjalnych mechanizmów. Wieża wejściowa posiadała również podwójne bramy. W jej podziemiach znajdowało się więzienie, do którego można było zejść kamiennymi schodami wykonanymi w murze z pierwszego poziomu. Te same schody prowadziły na pierwsze piętro, a na platformę bojową na szczycie wieży prowadziły drewniane schody. Dach wieży był dwustronny. Po przebudowie zamku grodzieńskiego na polecenie wielkiego księcia litewskiego i króla polskiego Stefana Batorego, wieży bramnej przypisano funkcje gospodarcze zamiast obronnych. Od strony wschodniej do wieży dobudowano drewniane schody ułatwiające przemieszczanie się między kondygnacjami. Galeria bojowa muru została przekształcona w korytarz łączący pomieszczenia wewnętrzne z pałacem.
W południowo-zachodnim narożniku Zamku Grodno od strony Niemna znajdowała się druga wieża o wymiarach 10 x 11, która znacznie wystawała poza mury. Od strony rzeki wzmacniały ją dwie przypory. Trzecia i czwarta wieża, które nie zachowały się, broniły północno-zachodniej i północno-wschodniej ściany zamku. Wszystkie posiadały wewnątrz kilka kondygnacji bojowych, które przystosowane były zarówno do użycia ręcznej broni palnej, jak i lekkich dział.
Po zwycięstwie nad Zakonem Krzyżackim Zamek Grodno stopniowo tracił swoje funkcje obronne i zaczął być wykorzystywany jako falwarak. W ostatniej ćwierci XVI wieku zamek został przebudowany na rezydencję Stefana Batorego, który po raz pierwszy przybył do Grodna w 1579 roku. Wewnątrz zbudowano dwupiętrowy renesansowy pałac o wymiarach 60 x 21 metrów, wykorzystując fundamenty zamku i część murów. W wieży od strony nyskiej zbudowano łaźnię królewską, a pod wieżą wjazdową - salon i kaplicę.
Podczas wojny Rzeczypospolitej Obojga Narodów z Księstwem Moskiewskim w latach 1654-1667 zamek grodzieński został poważnie zniszczony, ale dzięki Krzysztofowi Patzowi został ponownie odbudowany. Wkrótce został ponownie poważnie uszkodzony podczas wojny północnej. Po wybudowaniu nowego zamku w latach 40-50 XVIII wieku, stary zamek ostatecznie stracił status rezydencji królewskiej i został odbudowany przez saskich architektów Pepelmana i Knobla w XIX wieku. W latach 20. i 30. XX wieku władze polskie przeprowadziły znaczące prace konserwatorskie i restauratorskie na zamku.