Na początku oblężenia inżynierowie armii polskiej lustrowali twierdzę 23 marca, by wyznaczyć najlepsze miejsca do szturmu i kopania min. Twierdza składała się z zamku i umocnień miejskich. Zamek bielski zbudowany został w 1506 roku przez kniazia Rostowskiego. Twierdza została później przebudowana w stylu holenderskim na planie czworoboku, w którego narożach utworzono cztery małe bastiony. Do kurtyny dochodziły wały miejskie z palisadą, tworząc nieregularny narys z 7 basztami, otoczony płytkim, suchym rowem. Płynąca z dala rzeka Obsza, otaczając miasto szerokim łukiem od północy, nie miała wpływu na siłę obronną twierdzy. Zamek bronił dostępu do miasta od zachodu. W innych miejscach miasto chroniły ustawione kobyliny, stawy oraz jeziorko z wyspą na środku, które znajdowało się na północnym wschodzie miasta, docierając do samej bramy. Najsłabiej broniona była południowa część miasta, chroniona przez dwa niewielkie stawy.