Городище на востоке ограничено Ворсклой, а на западе — рекой Сухая Грунь. По своей форме укрепление Большого Вельского городища приближаются к треугольнику, основа которого повернута к северу. По бокам находятся два дополнительных укрепления — Восточное (длина валов, по данным Шрамко, 3870 м) и Западное (протяжность валов — 3270 м), а в северо-восточном углу городища — третье, Куземинское укрепление (валы длиной 898 м). На запад и юг от городища расположены огромные курганные некрополи — Осняги, Скоробор, Саранчеве поле, Перещепино, которые насчитывают сотни насыпей. Несколько небольших могильников находятся непосредственно и на территории Большого Вельского городища в его южной части, а также на севере и востоке Западного укрепления. Отдельные курганы и их группы прилегают к Большому Вельскому городищу с юга.
Оборонительные сооружения Вельского городища состоят из вала и рва. Ныне вал на отдельных сохранившихся участках, в частности на Западном укреплении, достигает в высоту 8–9 м, на других — 4–5 м. По археологическим данным, защитные стены городища состояли из земляной насыпи и деревянных конструкций в виде вертикальной изгороди, которая была выше насыпи и полностью прикрывала защитников поселения. Ров же имел уплощенное дно, что давало возможность защитникам передвигаться незаметно для врага. Глубина рва достигала 5–6 м, а его ширина в нижней части колебалась от 1 до 5 м. При въезде в городище были построены специальные ворота с башнями.
Городище было выстроено на высоком плато, что также положительно сказывалось на его оборонных качествах. Особенно крутым является склон правого берега, который ведет от валов в долину Ворсклы. Даже современный автомобиль с натугой одолевает крутой и извилистый серпантин асфальтовой дороги от реки до села. А в непогоду этот путь вообще становится непроходимым.
Однако ни крепкие стены, ни удобное расположение не смогли защитить укрепление от врагов. В толще решеток современного вала прослеживаются следы нескольких этапов разрушений или пожаров, а также восстановления защитных конструкций городища, которые свидетельствуют о многократных штурмах крепости.
Только на территории собственно большого городища археологи обнаружили остатки около двух десятков поселений. Установлено, что некоторые из жилых сооружений были двукамерными, иногда в них были своего рода погреба и хозяйственные ямы. Площадь таких зданий колеблется от 16 до 30 м2
. Часть из них были двухэтажными: нижний ярус использовался под хлев или хозяйственное помещение, а верхний — под жилье. Кроме наземного жилья существовали и землянки.Во многих жилых зданиях обнаружены остатки домашних алтарей. Они имели вид невысоких цилиндров диаметром около полуметра, гладкая верхняя плоскость которых была обожжена, побелена, а иногда разрисована минеральными красками. Рядом с алтарями найдены различные культовые изделия: глиняные модели зерен культурных растений, плуга, глиняные статуэтки животных, остатки деревянных чаш и т. п. Иногда группы статуэток составляли целые ритуальные композиции, которые имитировали сцены культовых церемоний. Это, кстати, подтверждает слова Геродота, о том, что гелоняне были людьми верующими. Да и общественная архитектура представлена остатками святилища и храма, которые были обнаружены при раскопках Восточного укрепления. Сооружения эти довольно внушительные: святилище, например, занимало площадь приблизительно 260x40 м. Здесь были возведены многочисленные жертвенники, а в выкопанных возле них ямах были обнаружены останки пожертвований. Глиняный жертвенник находился и посреди небольшого деревянного храма с колоннами при входе.
Следует заметить, что хотя большинство историков и археологов считают, что Вельское городище и есть древний город Гелон, но одновременно признают, что это, пожалуй, единственный случай точного совпадения сведений Геродота и данных археологии о древних городах. Однако у некоторых специалистов кое-какие факты все же вызывают сомнения.
Прежде всего, это касается описанных Геродотом храмов, статуй, алтарей, найденных на этом лесостепном городище, как, впрочем, и на многих других. Хотя сам же Геродот, упоминая о статуях богов, указывал, что у жителей Гелона «не принято воздвигать ни изображений, ни храмов никому из богов, кроме Ареса». Причем последующее детальное описание Геродотом жертвоприношения в честь скифского бога войны наглядно убеждает в его принципиальном отличии от греческих святилищ.