Магілёўскі замак існаваў у XVI—XIX стагоддзях. Пабудаваны ў 1526 г. на месцы старажытнага грунтавога могільніка эпохі Кіеўскай Русі на высокім узгорку са стромкімі схіламі пры ўпадзенні р. Дубравенкі ў Дняпро.
Плошча больш за 1 га. Умацаваны па перыметры пясчана-гліняным абарончым валам (вышынёй 5 м, шырынёю ў аснове каля 16 м), на якім (паводле інвентара 1604 г.) стаялі 7 вежаў (з іх 2 вежы-брамы з пад’ёмнымі мастамі), злучаных сценамі-гароднямі, накрытымі гонтавымі стрэшкамі. Вёжы (тры 5-ярусныя, чатыры 4-ярусныя; ніжнія ярусы 4-гранныя, верхнія — 8-гранныя) былі накрыты 4-схільнымі дахамі з драніц. На адной з вежаў быў бронзавы звон. З замка вялі патаемныя хады да Дняпра і Дубравенкі.
Археалагічныя даследаванні пацвердзілі звесткі Баркулабаўскага летапісу пра замак: «Лета 1526 большой замок зароблен і прінято много горы Могілы, на которой теперь замок Могілев стоіт». Ад назвы гэтай гары і атрымаў сваю назву замак. У 16 стагоддзі Магілёўскі замак меў драўляныя ўмацаванні зрубнай канструкцыі, цэйхгаўз для зброі і ваеннага рыштунку. Уначы ахоўвала варта. У ваенны час яго абаранялі жыхары Магілёва і воласці, y гароднях замкавых умацаванняў размяшчаліся іх сем’і са сваім скарбам.
У час паўстання пад кіраўніцтвам С. Налівайкі Магілёўскі замак спалены 13 снежня 1595, аднак хутка адноўлены, пра што сведчыць інвентар Магілёва за 1604. Замкавыя ўмацаванні складаліся з 7 вежаў і 2—3-ярусных гародняў, пастаўленых на высокім земляным вале. Цераз абарончы роў, які аддзяляў замак ад горада, быў перакінуты драўляны мост на палях. Яго апошні пад’ёмны пралёт — «узвод на ланцугах» — падводзіў да 5-яруснай «Горнай брамы». Астатнія 6 вежаў былі 3—5- ярусныя, a «Дольная» брама мела 4 ярусы. 3 боку замка да Дняпра і Дубровенкі вялі 2 патаемныя хады. Сцены гародняў і вежаў мелі таўшчыню ў 1—2—3 бервяны, з боку поля іх рабілі больш магутнымі і звычайна абмазвалі глінай. У 1633 г. замак згарэў. У 1638 г. адноўлены, меў выгляд астрога з 2 брамамі.
У час вайны Расіі з Рэччу Паспалітай 1654—67 з 6 лютага да 1 мая 1655 года Магілёўскі замак вытрымаў аблогу казацкіх войск, ад падкопаў замкавы вал моцна пацярпеў. У 1655—1660 замак аднавілі і рэканструявалі: з трох бакоў пабудавалі бастыёны, на дзядзінцы — разнастайныя гаспадарчыя пабудовы (пазней двойчы гарэлі). Бастыённыя ўмацаванні замка ў пачатку 19 стагоддзя знівеліраваны.
Археалагічныя даследаванні замка праводзілі М. А. Ткачоў (1982), З. Л. Яцкевіч (1990), І. М. Марзалюк (1992—96). У выніку даследаванняў Марзалюка даказана, што на гары Магіла ў 12—13 стст. існавала ўмацаванае славянскае паселішча.