Po wyprawie mołdawskiej Jana Olbrachta w 1497 roku na Wysoki Zamek przewieziono dodatkowo znaczną liczbę dział pozostawionych we Lwowie przez wojsko królewskie.
W pierwszej połowie XVI wieku średniowieczny system obronny zaczęto unowocześniać i przystosowywać do użycia broni palnej. Za starosty lwowskiego Stanisława Odrowąża ze Sprowy w latach 1535–1537 obok pierwszej bramy wjazdowej wzniesiono wysuniętą, półokrągłą basztę artyleryjską z trzema poziomami strzelnic. W sierpniu 1537 roku na zamku przebywał król Zygmunt I Stary, który mógł osobiście zapoznać się ze stanem fortyfikacji. Zachowane rachunki skarbu królewskiego z następnego roku dokumentują wydatki na naprawę murów zamku, dachów, uzbrojenia i studni.
Szczególne znaczenie dla poznania wyglądu zamku ma inwentarz sporządzony w 1570 roku przez wysłanego z polecenia króla Zygmunta Augusta dworzanina Andrzeja Owadowskiego. Stan budowli określono w nim słowami: „prastare mury zamku z dawna nieoprawne”. W tym samym roku stan starostwa i zamków lwowskich zbadała komisja lustracyjna wyznaczona przez sejm. Zaleciła ona gruntowną restaurację bram, murów, ganków obronnych, baszt, gmachu mieszkalnego, mostu zwodzonego oraz studni. Wezwani przez lustratorów murarze włoscy i polscy oszacowali koszt planowanych robót wraz z odbudową studni na ponad 11 tysięcy złotych.