Изучив подробно важнейшие фортификационные сооружения как в России, так и в западных государствах, Тотлебен указывал в своей записке, что русские крепости при строгом, беспристрастном разборе не только не уступают заграничным, но превосходят большую их часть. Речь шла как о приморских крепостях, так и о сухопутных. Последние, по мнению Тотлебена, имели два главных преимущества перед заграничными:

они не включали в своем ядре обширных городов: внутри вновь возведенных крепостей - Новогеоргиевск, Ивангород, Брест-Литовск, равно как в Динабурге и Бобруйске, имелись почти исключительно одни воинские здания и помещения для различных запасов; постепенно разрастаясь, все эти постройки могут образовать собой со временем как бы целый город, но все-таки город чисто военный, в котором все рассчитано по военному времени и в предвидении осады, и где нет "населения", для которого надо заготовлять продовольствие на продолжительное время и которое только тормозит "оборону крепости";

русские крепости сравнительно с заграничными снабжены большим количеством казематированных помещений, дающих укрытие гарнизону (в одном Новогеоргиевске в центральной оборонительной казарме цитадели могут найти безопасное помещение более 20000 чел.).

Наконец в чисто строительном отношении тогдашние русские крепости могли быть признаны вполне образцовыми произведениями военного зодчества, редко встречающимися даже в лучших заграничным крепостях.

Но Тотлебен приписывал русским крепостям и соответственные недостатки:

к 1855 г. за исключением Новогеоргиевска не было ни одной вполне отстроенной и соответствующей своему назначению крепости, и Восточная война застала русские крепости в недоконченном виде, вследствие чего пришлось восполнять этот недостаток принятием различных временных мер;

в русских крепостях наблюдалось крайнее увлечение идеями Монталамбера: имелось большое количество открытых с поля каменных оборонительных казарм и многоярусных башен.

К этим двум недостаткам присоединялся самый главный, третий, выявившийся с введением новой нарезной артиллерии - оборонительные и охранительные постройки, будучи зачастую открытыми с поля или если и прикрытыми земляными толщами, то в недостаточной мере, не смогли бы оказывать сопротивления огню осадной артиллерии, особенно перекидному. Для уничтожения этого последнего недостатка Тотлебен предлагал следующие меры:

все каменные постройки, смотря по роду, высоте и месту их расположения, прикрывать соответствующим возвышением и приближением к ним гласиса;

перед казематами нижнего яруса возводить арки, над которыми насыпать землю, для прикрытия верхнего яруса;

верхние ярусы казематов разломать, а у нижних утолстить своды и насыпать над ними землю;

перед фланкирующими постройками насыпать земляные брустверы, равно как присыпать брустверы к оборонительным стенкам в исходящих углах бастионов, равелинов и люнетов.

Затем Тотлебен разбирал в своей записке подробно каждую из имевшихся крепостей с ее недостатками и мерами исправления их, с исчислением необходимых для этою сумм. По соображениям Тотлебена, оказывалось, что если для усиления крепостей Европейской России назначать ежегодно до 3 миллионов рублей, то для окончания в существующих крепостях лишь самых необходимых построек и для устранения главнейших недостатков потребовалось бы 12 лет, для совершенного же их окончания - не менее 16 лет (т. е. к 1878 г.).

Записка Тотлебена разбиралась в особом комитете, который однако нашел, что вопрос о средствах атаки и обороны находился в то время и заграницей еще в переходном положении, между тем положение русских финансов не позволяло и помышлять о каких-либо сверхсметных ассигнованиях (наоборот, финансовый комитет настаивал, чтобы вообще все государственные расходы были сокращены до последней крайности), а потому комитет постановил: никаких новых работ по сухопутным крепостям и казарменным зданиям не предпринимать, а ограничиться приведением в исправность и поддержкой существующих строений. На основании этого решения все русские сухопутные крепости обречены были оставаться и впредь в недостроенном виде, с каменными постройками, неприкрытыми с поля от разрушительного действия новой нарезной артиллерии. Но события в Польше, разыгравшиеся с января 1863 г., настолько сгустили общую политическую обстановку, что Россия стала снова готовиться к встрече англо-французского флота в водах Балтийского и Черного морей. Поэтому все фортификационные работы были главным образом сосредоточены на приморских крепостях и в первую очередь - на Кронштадте и Керчи. Но нельзя было совсем оставить без внимания и крепости западной границы, что приводило и к работам сравнительно скромного масштаба в сухопутных крепостях: Новогеоргиевске, Брест-Литовске, Александровской цитадели в Варшаве.

Интересно здесь отметить, что как раз с 1863 г. начались в Кронштадте работы по устройству броневых брустверов на форте Константин, это было первым примером применения железа в фортификационных постройках, так как упомянутая выше броневая башня системы Кольза была поставлена Бриальмоном на одном из антверпенских фортов только в следующем 1864 г.; такие же башни были поставлены в Кронштадте на батарее № 3 южного фарватера, впереди форта Павел I - в 1868-1869 гг.

На Черноморском побережье в это время особенно совершенствовалась крепость Керчь, считавшаяся созданием Тотлебена. Тотлебен придавал большое значение этой крепости ввиду отсутствия у России после Парижского трактата действующего флота на Черном море. В Керчи имелись до Восточной войны старые укрепления. По окончании войны, когда было решено заново укрепить побережья Черного и Азовского морей, были произведены исследование местных условий и съемка берегов, после чего приступлено к составлению проекта сильной крепости у Керчи и Еникале для обороны входа в Азовское море. Первый проект был составлен в 1856 г. бывшим тогда начальником штаба ген.-инспектора по инженерной части инженером ген. Кауфманом I. В следующем году уже были начаты работы по постройке укреплений, которые велись очень интенсивно в течение 20 лет. Керченские укрепления, переименованные в крепость Керчь в 1867 г., были расположены в 4 с небольшим км от Керчи к югу, на Павловском и Ак-Бурунском мысах и на прилегающих к ним высотах. Приморские батареи были прекрасно применены к местности и расположены так, что могли сосредоточенным огнем обстреливать суда, входящие в Азовское море по суженному проливу; кроме того свободный проход предполагалось оборонять подводным минным заграждением, поставленным в несколько рядов. Сухопутные укрепления преграждали доступ к береговым батареям и состояли из большого центрального форта, названного "Тотлебен", и расположенных по сторонам его Минского и Виленского люнетов; кроме того на Ак-Бурунском мысу имелось укрепление, соединенное с фасом Виленского люнета длинной куртиной. Рвы укреплений частично были высечены в скале и фланкировались из капониров. В крепости имелось большое количество казематированных помещений, в которых могло разместиться до 2500 человек гарнизона, пороховых погребов на 500 т пороха. Кроме того укрепления были усилены весьма развитой контрминной системой с галереями, выдвинутыми вперед на длину до 1,6 км. Для снабжения водой устроены цистерны на 280000 ведер воды и водоопреснительный аппарат. Хорошо были разработаны дороги и даже выведен тоннель на длину около 600 м. Все крепостные постройки представляли великолепные образцы долговременных фортификационных систем периода введения нарезной артиллерии; все они были прекрасно применены к местности и отлично дефилированы с поля.

Керченская крепость совершенно была окончена и приведена в оборонительное состояние к началу русско-турецкой войны 1877-1878 гг.

В сухопутных главнейших крепостях к концу 60-х годов были произведены следующие крупные дополнения: в Брест-Литовске приступлено было к постройке укрепления гр. Берга и построены два редута (тотлебеновские) позади двух бастионов Кобринского укрепления. В Александровской цитадели приступлено было к усилению люнета впереди 3-го бастиона и батареи впереди 5-го полигона и к насыпке люнета впереди 4-го бастиона. В Новогеоргиевские и Ивангородс утолщались валы, возводились новые казематированные постройки. В общем, за время с 1862 по 1870 гг. на достройку и исправление русских крепостей было отпущено около 25 миллионов рублей.