Austriacy przekonawszy się o niepotrzebie i nieużyteczności twierdzy postanowili w 1804 oddać mury i nieruchomości wojskowe forteczne ordynatowi, który je chciał rozprzedać osadnikom, aby na dawniejszej fortecznej rozległości murowali domy, a główne ulice przedłużyć na przedmieścia. Mimo wyznaczenia terminu (10 VIII 1808), do przekazania  z różnych miejscowych przeszkód nie doszło.
Według raportu z 1809 połowę obwodu fortecy zasłaniały obszerne bagniska ze ścieżkami umożliwiającymi przejście zalewów pieszo. Kurtyny miały wys. od 9 do 10 m i pokryte były murami. Szerokość fosy wynosiła 10 m, a głębokość 6,5 m. Od strony zalewu kurtyny były nieco niższe, a bastiony III i IV miały tylko 4,5 i 5,2 m wysokości. Spodziewając się oblężenia Austriacy oczyścili fosy i naprawili umocnienia, a przed Bramą Szczebrzeską wznieśli opalisadowany, odkryty od tyłu szaniec, tzw. redan. Pracami kierował Ferdynand Pulszky.
Z wojskami napoleońskimi przybył do Zamościa Francuz Jean Mallet, który w ciągu następnych lat gruntownie przebudował "włoskie" fortyfikacje  Moranda, zgodnie z zasadami nowoczesnej francuskiej sztuki fortyfikacyjnej, charakteryzującej się zastosowaniem piętrowych działobitni i dodatkową linią murów obronnych oraz systemem fortyfikacji pogłębiających obronę przedpola, a także wprowadzeniem dzieł fortecznych daleko przed stoki twierdzy. Wokół twierdzy wprowadzono dwa obwody, I-szy 600 sążni w całości na założenie lub poszerzenie wałów, II-gi 1200 sążni do zabudowy wyłącznie drewnianej - Twierdza - granice. Za grunt w pierwszej mieszczanie otrzymywali go więcej w drugiej strefie. W 1815 ogłoszono dekret Komisji Wojskowej o budowaniu w odległości 144 m od obwodu strategicznego, ale tylko jako domów tymczasowych, bez odszkodowania rozbieranych w razie potrzeby.
W 1809-1812 Jan Malletski przeprowadził pierwszy etap szeroko zakrojonej modernizacji fortyfikacji zamojskich (prace rozpoczęto 1 VI). Wg "Gazety Lwowskiej" w VIII 1811 codziennie pracowało do 2 tys. osób. Po zamurowaniu wyłomu w bastionie IV, przebito 3 poterny na osiach kurtyn (po obu stronach bastionu VI - zrekonstruowane, trzecia - ukryta pod Bramą Lwowską Nową), skazamatowano 3 barki bastionów oraz wzniesiono 3 ziemne nadszańce w bastionach IV, VI i VII. główny wysiłek skierowano jednak na fortyfikację przedpola. W krótkim czasie wokół miasta kosztem otaczających przedmieść powstał system zewnętrznych dzieł ziemnych. Usypano 3 raweliny  i osłaniające je półksiężyce, ponadto 5 redanów (wał w kształcie odwróconego "V") i trochę odsunięte od murów 4 lunety (wał w formie 2 równoległych linii połączonych od przedpola szpicem lub prostopadle), a także niewielkie blokhauzy. Uporządkowano też zalewy i fosy. W 1811 wyszły w Zamościu Roboty artylleryi i fortyfikacyi Henryka de Bousmarda. W 1813 Rosjanie usypali 10 baterii.
Po kilkuletniej przerwie kontynuowano prace. W 1817-37 przeprowadzona została gruntowna modernizacja fortyfikacji zamojskich, której plan opracowany został w 1817 pod kierunkiem J. Malletskiego. W tym celu utworzony został Korpus Inżynierii Twierdzy Zamość. Malletski nie był architektem, zatwierdzał projekty i rewidował je z punktu widzenia militarnej przydatności. Projektowaniem zajmowali się wojskowi architekci: Bernard Engbricht, Fryderyk Rossmann, Aleksander Linsenbarth, Jan Lelewel, August Schultz. Zajęto się wywłaszczeniami z I strefy i wytyczeniem w II strefie Nowej Osady i przedmieścia Lubelskiego. W tym celu w 1823 powołano Komisję Nadzwyczajną do Uregulowania Gruntów i Nowych Osad Fortecy.
Dużemu wzmocnieniu uległ zasadniczy obwód fortyfikacji. wały kurtyn i bastionów poszerzono nawet do szerokości 25-30 m u podstawy. Ujednolicono drogę wałową poszerzając ją do 10 m. Znacznie pogrubiono także przedpiersie. Między bastionem VII i I, gdzie zabrakło miejsca na szeroki wał powstał ciąg podwalni. Oprócz obrony z za przedpiersia wprowadzono nową linię ognia. W murze co 5 m przebito otwory strzelnicze i wykorzystując ukryte w wale wzmacniające morandowski mur przypory, utworzono skazamatowane, nakryte sklepieniem galerie strzelnicze, najpierw w bastionach, później w kurtynach. W 1825 otrzymał je cały obwód twierdzy (galerię strzelniczą zwiedzać można w bastionie VII). Poszerzono bastiony, likwidując cofnięte barki bastionów. Zamurowano je (w ścianach powstały po 2 strzelnice artyleryjskie) i nakryto sklepieniami, tworząc duże kazamaty. W szyjach bastionu VI i VII wzniesiono potężne nadszańce. Ponadto powstała sieć komunikacji podziemnej (poterny), m.in. prowadzące na zewnątrz twierdzy Furty miejskie. Stare bramy (Lwowska i Lubelska) zastąpiono nowymi, wybudowanymi w innych miejscach (na osiach kurtyn), z długimi mostami na przedpole. Linkowski mur nad samą fosą otrzymał wnęki i otwory strzelnicze - tzw. mur Carnota. Oprócz starych kojców przed szpicami bastionów, na linii wspomnianych murów w 1837 powstały 4 nowe kojce na wklęsłych załamaniach przed kurtynami (fragmenty muru Carnota z kojcami zrekonstruowano przed Bramą Lubelską Nową i na osi kurtyny między bastionem VI i VII). W tym czasie wzniesiono tzw. trawersy.
Znacznym modyfikacjom uległy fortyfikacje zewnętrzne. W odległości 550 m wzniesiono potężną kolistą działobitnię - rotundę, połączoną z miastem nasypem z ukrytym przejściem. Zlikwidowano półksiężyce i redany osłaniające raweliny oraz wysunięte na przedpole lunety przed bastionami II, III i IV. Natomiast przed kurtynami stanęły jeszcze 3 raweliny. Razem było ich 6 (tylko przed kurtyną płn.-wsch. pozostała zmodernizowana częściowo luneta). Przed bastionami I, III i IV wzniesiono słoniczoła. Wszystkie nowe dzieła otrzymały ceglane oskarpowania. Szerzej, poza dziełami zewnętrznymi usypano jeszcze rozbiegające się gwieździście stoki o piłowym narysie, szerokości od 50 do 250 m. Obsiewano je mieszanką owsa i koniczyny.
W 1836 zlikwidowano zalewy i osuszono błota, wprowadzając skomplikowany system fos. Oprócz samych murów oblewały one z osobna również 2 słoniczoła, 3 raweliny i Rotundę, leżącą w rejonie dawnych zalewów. Miały do 10 m szerokości i ok. 2 m głębokości. Powstały liczne śluzy i zastawki, które umożliwiały w ciągu 2 dni napełnienie fos, a następnie zatopienie dawnych zalewów, potem łąk aż po Żdanów i Płoskie. Powstały także przy bastionie III i IV dwa śródszańce.
W l. 40. XIX w. wykonano jeszcze 4 dzieła zewnętrzne daleko poza stokami twierdzy. Wykorzystano prowizoryczne szańce z ostatnich oblężeń, wznosząc lunetę pod Janowicami i redan w rejonie ul. Redutowej oraz zupełnie nową lunetę nad Łabuńką (u zbiegu ul. Ciepłej i Oboźnej) i szaniec (ob. w tym miejscu budynek administracji ZOO).
Zrealizowany system stawiał Zamość w rzędzie najnowocześniejszych twierdz 2 ćwierci XIX w. Nawiązywały one do osiągnięć wiodącej szkoły francuskiej, a decydujący wpływ miały tu prace teoretyczne czołowych europejskich fortyfikatorów z przełomu XVIII i XIX w. W obliczu wojny krymskiej Zamość fortyfikowano na łeb na szyję robotami ziemnymi, kanałami, blokhauzami, wycięto drzewa.
Po 1860 wobec nowych technik fortyfikacyjnych i artyleryjskich (wydłużające zasięg strzału gwintowanie luf), zamojskie obwarowania okazały się przestarzałe. Miały za dużo elementów murowanych, nieokrytych (Rotunda), nazbyt skupionych, narażonych przez to na działania nowoczesnych, gwintowanych dział, rażących z bezpiecznej odległości 4-6 km. Przystąpiono do kasaty twierdzy (osobne hasło). Ostatnim szefem inżynierii garnizonowej był płk Robert Nolte (1813-1875), później właściciel "ogrodu inżynierskiego".

 * Fortyfikacje Krakowa 4 km obwodu, Przemyśla, Kalisza i Chełmna 2 km, Florencji ok. 10 km, Pskowa 9 km, Avignonu 5 km.
 * Zamojskie budowle forteczne z XIX w., tak jak np. w Modlinie, posiadają charakterystyczną bordową barwę, ponieważ cegły były pokryte specyficznym barwnikiem. Malowanie nie miało charakteru konserwującego, chodziło o wyróżnienie obiektów wojskowych - wizytówkę rosyjskich budowli militarnych.
 * W 1817 do reperacji twierdzy gen Malletski zamawiał na licytacji: drzewo sosnowe 90 szt. dł. 24 stóp i 247 dł. 13 stóp, 936 pali sosn. 12-14 stóp i tyleż okuć żelaznych z 4 odnogami z gwoździami wagi 17 funtów, kamienia łamanego 600 sążni kub., 600 tys. szt. cegł dł. 1 stopy, 6 cali szer. i 3 cale grub., kamienia ciosowego obrobionego 236 szt. dł. 6-4 stóp, szer. 2 stóp, grub. 6 cali, wapna w kamieniu 7326 korcy.
  * W Zamościu na jednej bram twierdzy uwieczniono nazwiska pracujących tu 5 oficerów i 221 żołnierzy. (art. w "Pani" K. Siemiatyckiej Od 6 pokoleń)
 * Twierdza Zamość - rosyjska Mantua, otoczona zewsząd grząskim błotami (z prasy, 1850).
 * Z raportów konsulów angielskich, z 1837 - stara forteca o niewielkiej rozległości, wzmocniona jednak poważnie przez Rosjan. Nie leży nad żadną większą rzeką ani na linii granicznej. Ma pewne znaczenie i i jako arsenał i jako magazyn wojskowy. Z 1848 - stara forteca drugiej klasy z 10-tysięczną załogą i 5-6 tys. mieszkańców. Jej znaczenie polega polega na panowaniu nad szlakami komunikacyjnymi prowadzącymi z centrum ziem polskich ku południowym prowincjom Rosji, która razie wojny w Polsce stawała się rezerwuarem rekruta i zaopatrzenia dla armii. Umocnienia Zamościa są jednak zbytnio ścieśnione i przestarzałe. W ostatnim okresie naprawiano je i doskonalono. Poradzono sobie także z niezdrowym klimatem twierdzy skutecznie osuszając  otaczające ją mokradła, pozostawiając jednak możliwość zalania wybranych obszarów. Dzięki temu pomimo starej metryki  i niedoskonałości Zamość broniłby się nawet 30 dni, więc dłużej niż można by oczekiwać. (za J. Feduszką, "Tyg. Zamojski", 2016)