Po raz pierwszy zamek Mohylewski jest wspomniany w kronice Barkulabova, a także w kronikach Surta i Trubetskiego, dokumenty mówią: "Latem 1526 r. zbudowano większy zamek i zajęto część góry Mogiła, na której obecnie stoi zamek Mohylewski". Na podstawie informacji z kronik, a także wyników uzyskanych po wykopaliskach archeologicznych, Zamek Mohylewski został zbudowany nie na miejscu dawnej osady, ale na starożytnym cmentarzysku ziemnym z XII-XIII wieku, od którego pochodzi nazwa zamku, a następnie miasta.
Zamek Mohylewski znajdował się na cyplu, gdzie rzeka Dubrowanka wpada do Dniepru. Pod budowę zamku teren starożytnego cmentarza został wyrównany metrową warstwą gliny. Wzdłuż krawędzi terenu zbudowano mocny wał z gruboziarnistego piasku i gęstej jasnoczerwonej gliny. Szerokość wału u podstawy wynosiła 16 metrów, a wysokość co najmniej 5 metrów. W celu zwiększenia wytrzymałości gliniana powierzchnia wału została wypalona do gęstości cegły, a na koronie wału wzniesiono drewniane ściany i wieże. W rezultacie, biorąc pod uwagę fosę i wysokie zbocza góry, około 20 - 25 metrów, zamek mohylewski okazał się solidnym, potężnym kompleksem obronnym.
Władza wielkoksiążęca powierzyła chłopom wolostońskim i mieszczanom mohylewskim obowiązki obrony, budowy i naprawy fortyfikacji zamkowych. W zamian za to, w czasie niebezpieczeństwa, mieszczanie i chłopi z Wołogoszczy otrzymali w zamku mohylewskim schronienie i miejsce do przechowywania dobytku.
20 lutego 1561 r. wielki książę litewski Zygmunt August nadał Mohylewowi prawo magdeburskie. Po otrzymaniu prawa do samorządu miejskiego w mieście rozpoczęto budowę fortyfikacji miejskich. Wraz z budową obwarowań miejskich, murów i baszt odbudowano Zamek Mohylewski.
Jednak zbudowane fortyfikacje miejskie i sam zamek nie przetrwały długo, ponieważ pod koniec wojny inflanckiej w 1580 r. wojska Księstwa Moskiewskiego spaliły miasto. 15 lat później, 13 grudnia 1595 r., Mohylew został ponownie spalony, tym razem przez Kozaków pod dowództwem S. Nalivaiko.
Po tych wszystkich zniszczeniach zamek mohylewski i miasto nie podniosły się szybko. Postanowiono wzmocnić je dwiema nowymi liniami fortyfikacji z wałami, fosami, bramami i bastionami, które zostały zbudowane do 1618 roku, ale nie udało się ukończyć fortyfikacji do końca.
Dopiero w latach 30. XVII w. miasto utworzyło potężne linie obronne, które istniały do końca XVIII w. Pierwsza linia obrony obejmowała Zamek Mohylewski o łącznej długości fortyfikacji około 615 metrów. Druga linia fortyfikacji z czterema bramami otaczała miasto, jej całkowita długość wynosiła około 1472 metrów. Trzecia linia obrony obejmowała wał Polewoj (Daleki, Okrężny), w różnych okresach jego długość i liczba bram była różna. Pod koniec XVII wieku wał poleski miał 13 bram.
Z najwcześniejszego inwentarza, sporządzonego przez audytorów królewskich J. Korsaka i J. Giza w 1604 r., wiemy, że w tym czasie zamek mohylewski był oddzielony od miasta rowem obronnym biegnącym od Dubrowienki do Dniepru. Zamek posiadał bramę, która nazywała się "Gornaja Brama". Brama była wykonana z dwóch płócien i miała skomplikowany system zamykania z małą furtką dla pieszych. Most na palach, którego ostatnie ogniwo było podnoszone, prowadził przez fosę do Góry Brahmy.
Górski Brahma był prostokątnym, pięciopoziomowym budynkiem. Ściany Brahmy miały grubość trzech bali od zewnątrz do trzeciego poziomu i jednego bala od strony zamku. Powyżej trzeciej kondygnacji aż do dachu ściany miały grubość dwóch bali. Czterospadowy dach był pokryty draperiami. W Górnej Bramie znajdowało się więzienie.
Na obwodzie wału obronnego zamku mohylewskiego znajdowało się sześć wież o wysokości 3-5 pięter. Były one połączone ścianami o tej samej grubości: zewnętrzne ściany miały grubość 2-3 bali, a wewnętrzne - jednego bala. Po stronie Dniepru znajdowała się pięciopoziomowa wieża z bramą zwaną "Bramą Dolną", a obok niej znajdowało się tajne podziemne przejście do rzeki. Na jednej z wież wisiał dzwon z brązu, który był używany w przypadku alarmu.
Mury zamku mohylewskiego miały formę tradycyjnych, ale bardzo wysokich miast (drewniano-ziemnych konstrukcji składających się z drewnianej chaty wypełnionej ziemią). Miały one trzy kondygnacje i zakończone były galerią bojową o grubości dwóch bali oraz dwuspadowym dachem. Przechowywano tam kamienie, kłody i pale do odpierania ataków wroga. Z zewnątrz cały zamek był dobrze pokryty gliną.
Po pożarze w 1633 r. zamek w Mohylewie ponownie spłonął i musiał zostać odbudowany. Jednak do 1654 roku, kiedy rozpoczęła się 13-letnia wojna między Moskwą a Rzeczpospolitą Obojga Narodów, zamek został odrestaurowany, ale jego stan był bardzo zły. W latach sześćdziesiątych XVI wieku zamek uzyskał wygląd konstrukcji bastionowej, a od strony Dniepru został dodatkowo wzmocniony ryglami (kamiennymi konstrukcjami przeznaczonymi do obrony).
Zamek mohylewski spłonął ponownie 4 lata później, w 1664 roku. Wszystkie drewniane budynki zostały ponownie zniszczone przez ogień. Po raz kolejny został odbudowany, a w 1708 r. został ponownie spalony z rozkazu Piotra Wielkiego podczas Wielkiej Wojny Północnej, tylko dlatego, że szwedzki król i jego wojska zatrzymali się w zamku na dwa tygodnie. Ale, tak jak poprzednio, został ponownie podniesiony z popiołów i tak stał do końca XVIII wieku.