Twierdza większa od miasta
Rozbudowa twierdzy trwała prawie tak długo jak panowanie cesarza Franciszka Józefa I. Kosztowała niemałe pieniądze i bardzo dużo wysiłku. W latach 1860–1869 przebudowano umocnienia pierwszego obwodu, czyli wał z szeroką fosą, przebiegający tam, gdzie dzisiaj Aleje Trzech Wieszczów – wzmocniony siedmioma bastionami, w tym fortami „Kleparz” i „Lubicz”. Takie rozwiązanie nawiązywało do założeń miast idealnych z okresu renesansu, który były chronione precyzyjnie wyznaczonymi i równymi geometrycznie granicami.
Wtedy też wybudowano drugi pierścień składający się z kolejnych pięciu fortów. Przy okazji Twierdza Kraków uniknęła zbrojnych działań w wojnie, która przetoczyła się tuż obok, na zachód od miasta – dwumiesięcznych walkach pomiędzy Austrią i Prusami w 1866 roku.
Pod koniec lat siedemdziesiątych XIX wieku pojawił się trzeci pierścień umocnień. Tym razem odsunięty na siedem–osiem kilometrów od ówczesnego miasta. Dawne szańce zamieniono na forty artyleryjskie, które uzbrojono w ciężką artylerię kalibru 12 i 15 cm, a całość kompleksu każdego rejonu umocnionego zaczęto obsadzać zielenią forteczną – miała ona maskować budowle obronne przed niepożądanym wzrokiem wrogich obserwatorów, wyposażonych w coraz silniejsze lornetki, a także ze stanowisk obserwacyjnych w koszach balonów. Łącznie w tym celu nasadzono ponad 25 tysięcy drzew. W latach dziewięćdziesiątych XIX wieku pojawiły się małe forty pancerne, których artyleria nie mieściła się już na obwałowaniach pod gołym niebem. Armaty zaczęto montować w wieżach pancernych, które osłaniały artylerzystów przed wrogim ostrzałem lub odłamkami. Nowo powstałe w ten sposób forty pancerne oraz forty piechoty, w których oddziały garnizonu wyposażono w nowoczesną broń strzelecką, mogły skutecznie stawić opór ewentualnym atakujących. Oddziały piesze posiadały nie tylko karabiny ładowane od tyłu, a potem z pociskami w magazynkach, dzięki którym można było zwiększyć szybkostrzelność, ale też coraz silniejszą broń wsparcia piechoty – karabiny maszynowe i moździerze.
System obrony oparto na grupach warownych, które podzielono na osiem sektorów obejmujących forty broniące Krakowa. Każda z grup składała się z fortu głównego artyleryjskiego do prowadzenia ognia na daleki dystans oraz mniejszych fortów pancernych do obrony przed atakującymi piechurami, którzy przedarliby się w ich pobliże. Starsze umocnienia forteczne poddawano kolejnym modernizacjom – między innymi fort „Tonie” otrzymał wówczas technologiczną nowinkę: wieże pancerne z artylerią, które można było wsunąć w umocnieniach w czasie wrogiego ostrzału, a następnie wysunąć do góry i prowadzić do atakujących ogień z dział. Najstarsze budynki forteczne, najczęściej w wewnętrznych pierścieniach obrony, które były przestarzałe i nie rokowały nadziei na ich sensowną przebudowę, po prostu rozbrojono i zamieniono na obiekty zaplecza na przykład magazyny. Do militarnego celu wykorzystano również krakowskie skały, w których kuto schrony lub stanowiska bojowe nazywane kawernami.