Η είσοδος του φρουρίου βρίσκεται στη νοτιοανατολική πλευρά του λόφου. Το φρούριο αποτελείται από ένα σύστημα αλληλοϋποστηριζόμενων προμαχώνων, οι οποίοι συνδέονται μεταξύ τους με τείχος, εκτός από τον Προμαχώνα Μιλτιάδη που στέκεται αυτόνομος εντός του τείχους. Πρόκειται για οκτώ επάλληλες αυτόνομες οχυρωματικές μονάδες με δικές τους κινστέρνες, αποθήκες τροφίμων και πυρομαχικών, καθώς και στρατώνες. Οι πρώτοι έξι προμαχώνες κτίστηκαν επί Ενετοκρατίας (Προμαχώνας Αγ. Ανδρέας, Ρομπέρ, Θεμιστοκλής, Αχιλλέας, Μιλτιάδης, Λεωνίδας), ενώ ένας ακόμη ενετικός αλλά ημιτελής ολοκληρώθηκε από τους Οθωμανούς (Προμαχώνας Επαμεινώνδας), οι οποίοι προχώρησαν στη συνέχεια στην κατασκευή του όγδοου και τελευταίου (Προμαχώνας Φωκίων).
Η αμυντική ικανότητα των προμαχώνων ενισχύθηκε από κανονιοθυρίδες και τυφεκιοθυρίδες, τάφρους (Προμαχώνας Μιλτιάδης, μεταξύ Προμαχώνα Θεμιστοκλή και Αχιλλέα), καταχύστρες επάνω από τις πύλες (Προμαχώνα Μιλτιάδης και Θεμιστοκλής) ή φονιά (Προμαχώνας Αγ. Ανδρέα).
Η τοιχοποιία στις όψεις των προμαχώνων αποτελείται από κατεργασμένους λίθους που συνδέονται μεταξύ τους με ασβεστοκονίαμα, ενώ οι γωνίες τους έχουν κατασκευαστεί από μεγαλύτερους λίθους alla rustica. Επίσης, γίνεται χρήση λίθινου γείσου, του cordone. Στις κανονιοθυρίδες που κατασκευάζονται στο υψηλότερο τμήμα της ανωδομής έχουν χρησιμοποιηθεί οπτόπλινθοι και συνδετικό κονίαμα.
Εντοιχισμένο ανάγλυφο με το λέοντα της Βενετίας απαντά επάνω από την πύλη του προμαχώνα Αγ. Ανδρέα, όπου αναφέρεται το έτος κατασκευής του (1712) από τον Αυγουστίνο Σαγρέδο.
Το Παλαμήδι επικοινωνούσε με την πόλη του Ναυπλίου και τον προμαχώνα Grimani που ανήκε στην οχύρωσή της μέσω λαξευτής κλίμακας στα δυτικά του λόφου. Στο κατώτερο τμήμα της, η κλίμακα ήταν θολοσκεπής και διέθετε τυφεκιοθυρίδες, ενώ στο μέσον της είχε κατασκευαστεί μικρός διώροφος πύργος με κανονιοθυρίδες (Posto).