Старим Костянтинів став називатися після 1600 року, коли князь Острозький отримав привілей на заснування ще одного міста на Південному Бузі – Нового Костянтинова. Від міста замок оточили ровом з водою (довжиною 200 м.) і оборонним валом, залишки якого можна побачити справа від сучасного входу на дитинець. З трьох інших сторін замок був захищений річковими водами, які впритул підступали до стін.

До замку вів міст, який на ніч підіймався. Будівництво тривало десять років і було завершене в 1571 році. Оборонні стіни товщиною майже два метри і висотою у п'ять метрів п'ять оборонних веж по кутах, в'їздна брами у два яруси на півночі, палац у два поверхи прибудований до двоповерхової вежі з ренисансним аттиком, замковий храм, дзвіниця.

Так виглядав замок в XVI столітті. В 1637 році фортецю укріпили і перебудували. Церкву сполучили проходом з замком. В середині палацу була облаштована криниця. Зараз оборонний мур залишився лише з північного боку, від надбрамної вежі вцілів лише перший ярус. Але вони точно автентичні від XVII століття. В церкві, поряд з іншими фресками, збереглася фреска з зображенням Константина Острозького на західній стіні храму. Різниця храму, це залишки квадратної оборонної вежі, від якої зберігся лише перший ярус з бійницями. А була вона у два яруси з циліндричним склепінням. Товщина стін 1.5 метри, у трьох стінах були бійниці, які збереглися і зараз. В замку проводяться екскурсії для груп туристів.