Оборонительная система крепости включала массивный земляной вал с южной стороны длиной 170 метров, высотой 6 метров и шириной 29 метров. Этот вал создавал значительное препятствие для атакующих. Внутри вала были возведены стены, состоящие из многослойных конструкций. Внешняя часть стен была выполнена из рубленых сосновых брёвен, а внутреннее пространство заполнялось кирпичом и камнями, что усиливало защитные свойства.
Северная башня крепости имела два слоя стен, между которыми находился слой кирпича, что обеспечивало дополнительную защиту. Башни были квадратными, построенными из бревен диаметром до 20 см и длиной до 9 метров, а также кирпичной кладки для дополнительной прочности.
Таможенная функция
Кроме оборонительной функции, Плёс также играл важную роль в таможенном контроле. Крепость служила пунктом взимания пошлин за проход по Волге, что позволяло контролировать торговые потоки и обеспечивать доходы для Московского княжества. Контроль был особенно важен в условиях усиления конкуренции с Новгородом, стремившимся контролировать волжскую торговлю.
По данным «Хождения за три моря» тверского купца Афанасия Никитина, Плёс сохранял важность как торговый и таможенный центр даже спустя более 60 лет после строительства.
Разрушение крепости
Деревянные фортификационные сооружения Плеса были рассчитаны на долгое использование, однако простояли они, по всей видимости, только до нашествия казанских татар и уже в 1429 году город был разорён и сожжен казанским царевичем Махмудом Хази: "...пришли татарове казанские на Галич без вести…, взяли Кострому, а Плесо и Лух воивали". Археологические данные подтверждают масштабные разрушения: конструкция крепости была сильно повреждена огнём, и остатки деревянных и кирпичных конструкций пришли в упадок.