L'unicità della fortezza di Palmanova sta nel fatto di poter mostrare concretamente al visitatore le innovazioni che nei secoli la scienza delle fortificazioni andava immaginando.
La Prima Cerchia (1593-1620) Se nel tardo Cinquecento l'uso dell'artiglieria richiedeva ampi, bassi e possenti terrapieni per proteggere una città, qui Venezia li realizzò.
Gli architetti diedero a queste mura la forma di baluardi a punta di freccia e li collegarono con le cortine. Ne uscì un ennagono ai cui vertici sporgevano i baluardi affinché potessero essere difesa uno dell'altro.
Tutto il circuito fu ulteriormente protetto da un largo fossato e per entrare in città tre ingressi furono situati al centro di altrettante cortine. 
La Seconda Cerchia (1665-1683) Alla metà del Seicento la Serenissima giudicò giunto il momento di rafforzare ancor più la piazzaforte elevando altri nove bastioni (rivellini) al di là del fossato in corrispondenza del lato rettilineo della cerchia che racchiudeva l'abitato.
I primi rivellini ad essere costruiti furono quelli di fronte le porte d'accesso, da sempre il punto più debole di qualsiasi fortezza. 
La Terza Cerchia (1806-1809) Nel 1806, infine, Napoleone Bonaparte decise di ammodernare la macchina da guerra Palmanova e l'impronta più visibile furono le nove lunette, cioè dei baluardi, cinti da un fossato a secco, che si spingevano ancora di più verso la campagna e avrebbero potuto tenere più lontane batterie dell'artiglieria nemica, evitando distruzioni alla città e agli edifici militari. 
Terrapieno, contenuto da un muro in pietra e mattoni, a forma di punta di freccia.
Nove sono i baluardi che fanno parte della cerchia di mura che contengono la città e sono delimitati dal fossato
Terrapieno sopraelevato, posto all'estremità di una cortina.
Vi sono due cavalieri per ciascuna cortina. Dunque vi sono diciotto postazioni elevate che davano la possibilità di una buona veduta sulla campagna
Terrapieno rettilineo, con muro di mattoni e pietre, che collega due baluardi. Al centro di tre cortine sono posti i tre accessi alla città: Porta Cividale, Porta Udine e Porta Marittima (oggi Aquileia). Nove sono le cortine che formano il poligono della fortezza
Terrapieno rettilineo situato in linea parallela alla cortina a livello del fossato. E’ provvisto di una breve galleria di attraversamento centrale. Si contano nove falsabraghe
Terrapieno triangolare con muro di contenimento in pietra e casamatta centrale. E’ circondato da un fossato a secco. La sua posizione è spinta ancor più verso la campagna in asse con i baluardi. A protezione delle lunette vi sono anche dei piccoli ridotti. Le lunette sono in numero di nove
Terrapieno triangolare con muro di contenimento di pietre e mattoni e circondato da un fossato a secco. E’ situato sul piano di campagna al di là del fossato a protezione delle rispettive cortine. Vi sono nove rivellini
Struttura esternamente simile ad una porta e talvolta in posizione più evidente della porta vera, che doveva attirare l'attenzione del nemico portandolo a tentarne la conquista per penetrare nel corpo principale della fortezza; la falsaporta invece conduceva a delle trappole mortali per gli aggressori. A Palmanova ne erano dotati tutti i rivellini e le lunette (con due porte per ogni struttura fa un totale di 36 "ingressi alla città" di cui solo 3 "veri" che davano realmente accesso alla fortezza . Purtroppo oggi quasi tutte le falseporte di Palmanova sono scomparse.
Uscita dal corpo principale della fortezza nascosta alla vista ed ai tiri degli attaccanti (serviva per movimentare uomini ed armamenti dentro e fuori dai recinti fortificati con protezione totale).
Rivestimento in pietra perfettamente liscio dei muri delle strutture difensive (ne rendeva difficile la scalata e contemporaneamente tratteneva la terra di riporto messa a difesa della struttura per smorzare i colpi in arrivo) non visibile da un attaccante il quale si trovava sempre di fronte dei bassi terrapieni che non rendevano affatto l'idea della complessità della struttura difensiva che stava più in basso
Umida (allagata) o secca; a Palmanova troviamo tutti e due i sistemi: umida al di fuori della prima cerchia difensiva, secca al di fuori delle altre (rivellini e lunette); serviva ad impedire un rapido avvicinamento alle strutture difensive da parte degli aggressori
Muro della fortezza prospiciente alla fossa (solitamente incamiciato per impedirne la scalata); al suo opposto (dall'altra parte della fossa) la CONTROSCARPA anch'essa solitamente incamiciata.
(Di origine napoleonica) Posta alla base del baluardo in funzione di ultimo "blocco" nei confronti di aggressori che fossero giunti sino a quel punto (a Palmanova ne sono dotati solo alcuni baluardi).
Postazioni di artiglieria poste dietro "l'orecchio" del baluardo, parallele alla cortina ed in posizione del tutto invisibile per il nemico: servivano a "battere" con tiro a "mitraglia" la spianata tra la falsabraga e la cortina e costituivano una trappola mortale per eventuali aggressori che fossero riusciti a penetrare sino a quel punto delle difese.
(Di origine veneta) A Palmanova ne esistono due per ogni baluardo e servivano per l'alloggiamento del "Corpo di Guardia"; dall'interno della loggia di sinistra di ogni baluardo si ha accesso alla "sortita" con una rampa coperta ricavata nello spessore del muro percorribile, oltre che da truppa a piedi sia da pezzi di artiglieria sia da cavalleria già montata
Piccola ridotta fortificata poco visibile ad uso di armi leggere (fucileria) posta a difesa di particolari passaggi e "fossati secchi" della fortezza (a Palmanova ce ne sono presso le porte e presso le lunette ma sono generalmente molto rovinate)
Terrapieni che "spezzavano" la spianata interna del bastione parallelamente alla "linea capitale" per intercettare le cannonate al traverso con tiro smorzato (le più temibili) eseguite con una tecnica poi perfezionata dal Vauban (nota come "tir a ricochet") che portava la palla a rimbalzare più volte sul terrapieno azzoppando uomini ed animali e distruggendo o danneggiando tutto quanto riusciva a colpire; a Palmanova stranamente non ce ne sono, ma esse sono presenti in tutte le fortezze poligonali successive. Non si comprende neppure perchè Napoleone I non ne abbia fatte erigere, e anche le lunette da lui costruite sono prive di questa fondamentale struttura difensiva che scomparve dalle tecniche fortificatorie appena alla fine del XIX secolo.
Terrapieno a "scivolo" in leggera pendenza verso l'esterno e con un marcato gradino verso l'interno posto davanti ad una qualsiasi struttura fortificata; serviva a proteggere fucilieri ed artiglieria (che da esso sporgevano di pochissimo, quel tanto che bastava a vedere l'avversario) dai colpi in arrivo. A Palmanova evidenti i resti all'esterno dei fossati secchi sia delle lunette napoleoniche sia dei rivellini veneti.