W okresie pomiędzy 1468 rokiem a przełomem XV i XVI wieku, południowo-wschodni fragment obwarowań został dodatkowo wzmocniony dzięki dobudowaniu do narożnika murów miejskich otoczonego własnymi obwarowaniami zespołu klasztornego bernardynów, który umożliwiał obronę flankową części fortyfikacji nieposiadających wału.
XVI i XVII wiek thumb|Mury miejskie i furta zwana Małe Schody Cały system obronny miasta przebudowany został w latach 1513–1544 w okresie narastającego poczucia zagrożenia agresją turecką. Od 1514 roku prace były współfinansowane i nadzorowane przez Jana Tarnowskiego – ówczesnego właściciela Tarnowa, wybitnego znawcy sztuki fortyfikacji. Rozbudowa murów polegała między innymi na podwojeniu ich linii za pomocą wzniesionego na wałach przedmurza (łac. antemurale; wzdłuż obecnej ul. Wałowej oraz prawdopodobnie ul. Targowej) i wzmocnieniu go pięcioma basztami lub bastejami wieżowymi. Wybudowanie przedmurza wynikało także z rozwoju zabudowy miejskiej. Przebudowano wówczas również bramy: Krakowską (1521 r.) i Pilzneńską (1519 r.). W 1520 roku wskutek podmycia wodą zawaliła się część murów przedmurza, w wyniku czego jego fragment od podstaw przebudowano.