Zoals de eerste omwalling werd ook de tweede stadswal gebouwd op een aarden talud waarin zware funderingspijlers begraven liggen. In het lager gelegen deel van de stad was de gracht gevuld met water. In de hoger gelegen delen (Schaarbeekse-, Leuvense- en Naamsepoort) was de gracht droog. In de 16de en 17de eeuw, onder het Spaanse regime, werd de omwalling versterkt. Er werden ook indrukwekkende aarden constructies (bastions en ravelijnen) aangelegd om de stad beter te verdedigen.