Το ισόπεδο του λόφου «Παλιόκαστρο», στο οποίο αναπτύχθηκε ο κεντρικός οικισμός της πόλης, προστατεύθηκε με τείχος συνολικού μήκους 3.480 μ. Το πλάτωμα, ύψους 231 μ. αποτελεί στρατηγική θέση, εξαιρετικά προστατευμένη γεωμορφολογικά, με απότομες πλαγιές και ελάχιστες προσβάσεις. Η κατασκευή της οχύρωσης χρονολογήθηκε πριν από τα μέσα του 4ου αι. π.Χ., σύμφωνα με την κεραμική τομών στο στρώμα θεμελίωσης της δυτικής πλευράς, αλλά και σύμφωνα με το σύστημα δόμησης. Ακολουθώντας και αξιοποιώντας τη μορφολογία του εδάφους, η οποία επέβαλλε διαφορετική αντιμετώπιση κατά τμήματα, προκειμένου να εξασφαλιστούν η καλύτερη άμυνα και η οικονομία πόρων, δεν έχει ενιαίο αρχιτεκτονικό σχέδιο. Στην κάτοψή του λόγω της φύσεως του εδάφους παρουσιάζονται ανακαμπές, πολύ χρήσιμες για την άμυνα. Τα ευαίσθητα σημεία προστατεύονταν με πύργους (μέχρι σήμερα έχουν εντοπιστεί έξι).

Παρουσιάζεται σχετική ποικιλία στη δόμηση και στο πλάτος του τείχους, όπως και στο σχήμα και στην πυκνότητα των πύργων. Η λιθοδομή αξιοποιεί και αυτή τη μορφολογία του εδάφους. Οι βράχοι της Ν και της ΝΑ πλευράς εξασφάλιζαν φυσική οχύρωση. Η οχύρωση στη Β και τη ΒΑ, όπου οι πλαγιές του λόφου είναι απότομες, είναι κατασκευασμένη από μεγάλους ανισομεγέθεις λίθους. Στην Α πλευρά όπου το έδαφος είναι πιο δύσβατο, χρησιμοποιείται μικτό πολυγωνικό σύστημα, με ορθογώνια κομμένες πέτρες στις οποίες παρεμβάλλονται πιο ακανόνιστες. Στη Δ και στη ΝΔ πλευρά, όπου βρισκόταν η κύρια πρόσβαση στην πόλη, η λιθοδομή του τείχους είναι περισσότερο φροντισμένη, με ορθογώνιες πλίνθους με αδρό κυρτό μέτωπο και βαθύ αρμό τοποθετημένες κατά το ψευδο-ισόδομο σύστημα. Επίσης υπάρχουν σε αυτή την πλευρά ακόμη πιο φροντισμένα τμήματα με ψευδο-ισόδομη τοιχοποιΐα, αποτελούμενα από ορθογώνιες πλίνθους με λείο μέτωπο.

Στη Δ πλευρά της οχύρωσης, με την πιο ομαλή πρόσβαση, βρίσκονται τρεις είσοδοι, δύο ΝΔ και μία ΒΔ. Η μία εξ αυτών είναι και η κύρια πύλη, κατασκευασμένη με μεγαλύτερη επιμέλεια. Η είσοδος, στην οποία οδηγεί λιθόστρωτος δρόμος, ελέγχεται δυτικά από πύργο ορθογώνιας κάτοψης. Άλλη είσοδος, με καλά διατηρημένες μονολιθικές παραστάδες, είναι το αποκαλούμενο «Σιδεροπόρτι», το οποίο βρίσκεται στη ΒΑ πλευρά. Από εκεί πλακόστρωτη οδός εξυπηρετούσε την επικοινωνία της πόλης με το λιμάνι της (Κίσαμο), με τους περιφερειακούς οικισμούς-πολίσματα της κοιλάδας (σημερινό Καλάμι και Κυανή Ακτή) και με άλλες πόλεις προς Α. Από το Δ τείχος προκύπτει ότι η οχύρωση διέθετε κατά διαστήματα και πυλίδες εφόδου.

Η οχύρωση της Απτέρας εντάσσεται στον εξελιγμένο οχυρωματικό τύπο του 4ου αι. π. Χ., ο οποίος ενσωματώνει τις νέες απαιτήσεις αντιμετώπισης πολιορκιών με μηχανές και ο οποίος υιοθετείται ευρέως αυτή την εποχή στην Κρήτη. Διαθέτει πυλίδες, διατείχισμα και τετράγωνους πύργους με ορόφους για τοποθέτηση μηχανών. Εκτενή κατάλοιπα μιας πολιορκίας, που συνέβη στα ελληνιστικά χρόνια (βλήματα καταπέλτη, μήτρες παραγωγής μολυβδίδων, μολυβδίδες, αιχμές ακοντίων και βελών), εντοπίστηκαν στις ανασκαφές στη Δ πλευρά του τείχους, ειδικά κοντά στον πύργο. Γνωστή είναι η πολιορκία της πόλεως από την Πολυρρήνια και τους συμμάχους της, τον Φίλιππο τον Ε΄ και τους Αχαιούς, κατά τον μεγάλο κρητικό πόλεμο του 220 π.Χ. (Πολύβιος ΙV,55,4).

H επιμελής κατασκευή από λαξευτούς λίθους, απαντά και σε άλλες κρητικές οχυρώσεις της περιόδου, στην Ελεύθερνα,στη Φαιστό, στη Φαλάσαρνα, στα Μάταλα, στο Καστρί Κερατόκαμπου και στη Βιάννο. Η πολυγωνική λιθοδομή εντοπίζεται και στην Υρτακίνα.