В последующем городская селитьба переместилась к югу, к месту впадения Тулицы в Упу и на
левобережье последней. Здесь, на острове, образованном двумя рукавами реки Упы, черниговские князья заложили дубовую крепость (городище, острог).
Позже, в XIII веке, Тула вместе с восточной частью Тульского края была захвачена рязанскими князьями.
Положение Тулы на южной окраине формирующегося Русского государства всегда было тревожным, беспокойным. Город переходил из одних рук в другие. Он страдал при нашествии Батыя (1237 г.), Тохтамыша (1382 г.), на него совершали опустошительные набеги крымские и ногайские татары. Тульскую землю топтали и литовские завоеватели. В середине XIV века в течение 20 лет Тула числилась во владениях Тайдулы, жены татарского хана Чанибека. После Куликовской битвы (1380 г.) город перешел к Москве, но позже опять был захвачен рязанскими князьями. Лишь в 1503 году по завещанию рязанского князя Федора Васильевича Тула отошла к Московскому княжеству.
С вхождением в состав Московских владений Тула оказалась в стратегическом центре борьбы русского народа с кочевниками. Через Тулу проходил так называемый «Муравский шлях» (шлях - дорога, путь) - опасная дорога, по которой крымские татары совершали свои набеги на Москву. Это вынудило московских князей обратить самое серьезное внимание на укрепление Тулы. Старое городище в западной части острова на Упе не могло надежно служить делу защиты южных рубежей Москвы. К тому же, к концу XV века Тула переросла свою границу в рамках острова на Упе и все более перемещалась на левобережную (южную) часть реки.
План Тульского кремля.
В 1509 г. великий князь Московский Василий III приказал поставить на левом берегу Упы «город на Туле деревян». Город тогда представлял собою дубовую крепость («острог»), охватывавшую почти все поселение (без городища на острове). Ее замкнутый периметр тянулся на протяжении около двух километров по нынешней Советской улице, от ее начала около реки, примерно до проспекта Ленина и следовал далее, примыкая с внутренней стороны к земляному валу до Николо-Завальской церкви (т. е. церкви за валом), откуда поворачивал к реке, следовал вдоль берега на запад и соединялся с началом крепости.
Крепость была вооружена пищалями, пушками и картечницами, установленными на 16 башнях и бойницах. 7 проезжих ворот из острога вели на старинные торговые дороги в Дедилов, Крапивну и Павшино. По этим оживленным путям передвигались вооруженные отряды московских войск, постоянно занятых охраной подходов к Туле от татарских набегов; по ним тянулись к городу крестьянские возы, направляясь к городскому рынку. Проезжие ворота и «пролазы» (для пешеходов) в стене соединяли дубовую крепость с прилегающим к ней посадом, население которого состояло из ремесленников и торговых людей.
Для усиления охраны Тулы «на пятое лето» (после сооружения крепости), т. е. в 1514 г., тот же Василий III, по словам Воскресенской летописи, «поставиша град камеи» (кремль) внутри дубовой крепости в качестве ее цитадели. В 1520 г. строительство кремля заканчивается; «того же лета свершиша град на Туле камеи».
В отличие от Московского Кремля, образующего в плане неправильный треугольник, Тульский каменный кремль представляет собою почти правильный прямоугольник площадью около 6 гектаров, со сторонами соответственно равными 298 и 213 метрам и общей протяженностью более километра. Кремль снабжен 9 башнями, в том числе четырьмя круглыми угловыми, выдвинутыми наружу, и пятью прямоугольными промежуточными, из которых в четырех сделаны ворота. Высота стен
7 - 9 метров (с зубцами до 11 м) и башен - до 13 - 14 метров.
Стены кремля покоятся на мощном фундаменте до 8,5 метра глубины, в свою очередь лежащем на дубовых сваях - лежнях. Такая основательность сооружения понятна - ведь кремль сооружался на тульском болоте. И тульская твердыня уже четыре с половиной столетия непоколебимо стоит, сохраняя неизменную устойчивость. Стены кремля на 2/3 сложены из тесаных камней, скрепленных известью; кладка верхней части сделана из красного кирпича.
Тульский кремль - ценнейший памятник русского национального зодчества. Безыменные народные умельцы России смогли не только построить прочнейшее крепостное сооружение, но и придали ему архитектурную завершенность высокой художественной выразительности, гармоничности и стройности как в общей композиции, так и в мелких деталях. Глубоко национальна отделка стен и башен: зубцы с украшающими их кокошниками, сферические своды башенных перекрытий - все это характеризует редкостный талант русских мастеров-зодчих.
Число защитников кремля в XVI веке - столь трудном и тяжелом для Тулы, когда так часты были набеги татар, - достигало 500 человек. Но и при этом небольшом количестве защитников кремль со своими непробиваемыми стенами был надежной твердыней перед лицом неприятеля. Если присоединить сюда гарнизон «острога» (дубовой крепости), то общее число военного населения Тулы (служилых ратных людей) достигало 1500 человек.
Сооружение тульской крепости, естественно, не разрешало задачи обеспечения полной безопасности южных границ государства. В целях усиления защиты от нападения степных кочевников в XVI веке было предпринято создание на южной военной линии «Большой засечной черты Русского государства» - системы оборонительных сооружений (засечных линий). Некоторые из этих засечных линий проходили через территорию тульской земли: первая - Козельск - Белев - Одоев - Тула - Кашира - Переяславль-Рязанский; вторая - Карачев - Мценск - Тула - Епифань - Михайлов - Пронск.