Wzgórze Wawelskie, które pierwotnie otaczały liczne odnogi Wisły i mokradła, miało naturalne walory obronne, wykorzystane już przez osadników w czasach prehistorycznych (najstarsze ślady osadnictwa sięgają paleolitu). Najstarsze fortyfikacje drewniano-ziemne zachowały się jedynie szczątkowo w warstwach archeologicznych. Ich datowanie jest nadal przedmiotem dyskusji; fortyfikacje tego typu zapewne istniały już w czasach państwa Wiślan, natomiast odnalezione relikty pochodzą prawdopodobnie z okresu wczesnopiastowskiego. Murowane obiekty obronne i mieszkalno-obronne wznoszone przed końcem XIII wieku zachowały się także fragmentarycznie i zostały wchłonięte przez późniejszą zabudowę: są to pozostałości palatium romańskiego (tzw. sala o 24 słupach), relikty romańskiej wieży obronno-mieszkalnej (zw. stołpem) w północno-wschodnim narożniku zamku i mury palatium wczesnogotyckiego wraz z wieżą zw. Łokietkową, zachowane częściowo w skrzydle północnym zamku królewskiego. Wspomniana wyżej romańska wieża obronno-mieszkalna, datowana na 1. poł. XII w., należy do najstarszych murowanych obiektów obronnych w Polsce. Natomiast murowany gotycki obwód obronny, wzniesiony na przełomie XIII i XIV wieku i rozbudowywany do 2. połowy XV wieku, jest wyraźnie widoczny w zabudowie Wzgórza Wawelskiego, choć utracił wiele elementów. Przyjmuje się, że w pierwszej kolejności wzniesiono mury otaczające zamek wyższy tj. właściwą rezydencję we wschodniej części wzgórza, a następnie mury wokół zamku niższego. Kamienne mury obwodowe zamku wyższego, zachowane do różnej wysokości, zobaczyć możemy w sieni wjazdowej zamku, na dziedzińcu zw. Batorego (w elewacji skrzydła zachodniego), wewnątrz budynku nr 5 (wystawa "Wawel Zaginiony") i przy elewacji wschodniej pałacu. W architekturę pałacu renesansowego włączono także inne elementy zamku gotyckiego: dolne partie baszty Jordanki, wieżę Duńską i Kurzą Stopkę, tworzące charakterystyczną kompozycję elewacji wschodniej pałacu. Mury obwodowe zamku niższego zachowały się do znacznej wysokości w północnej elewacji budynków Biblioteki Kapitulnej, domu Katedralnego (budynek nr 2) i dawnego seminarium duchownego (budynek nr 7), a także w południowej elewacji budynku nr 5. W gotyckim obwodzie obronnym do dziś wyróżniają się trzy baszty: Lubranka, Sandomierska i Złodziejska. Baszta Złodziejska, podobnie jak wspomniana wyżej baszta Jordanka i baszta przy katedrze wawelskiej (przebudowana później na dzwonnicę zw. Zygmuntowską), powstały w XIV wieku. Natomiast Lubranka (później zwana basztą Senatorską) i baszta Sandomierska zostały dobudowane za panowania Kazimierza Jagiellończyka, około połowy XV wieku. Są one unikatowym przykładem tzw. baszt ogniowych tj. baszt przystosowanych w pełni do użycia broni palnej. Z pierwotnego zespołu bramy Dolnej, powstałego prawdopodobnie za panowania Władysława Jagiełły po stronie północnej wzgórza, pozostała jedynie dolna część jednej z trzech baszt, później przekształcona na basteję. Opisana wyżej główna linia gotyckiego obwodu obronnego uzupełniona była przedmurzem. Obwód gotycki był podstawą obrony wzgórza do końca XVIII wieku. W okresie nowożytnym od XVI do XVII wieku uzupełniano ten obwód dodatkowymi murami i dziełami ziemnymi, z których pozostało niewiele. Ocalały natomiast pochodzące z końca XVIII wieku fortyfikacje kleszczowe od strony Wisły i redan (dwuramiennik) od strony kościoła Św. Idziego. Te nowożytne dzieła obronne wykorzystali w latach 1849-1854 Austriacy dla utworzenia zewnętrznego obwodu obronnego cytadeli, w jaką zamienili dawną rezydencję królewską.