В русских крепостях XI—XII вв. земляные валы имели первостепенное значение. Высота валов была различной. В укреплениях средней величины валы редко превышали 4 м в высоту, но в крупных древнерусских городах они были значительно выше. Так, валы Владимира имели высоту около 8 м, Рязани — 10 м, а «города Ярослава» в Киеве — самые высокие из всех валов Древней Руси — 16 м.
В поперечном разрезе валы были несимметричными: их передний склон делали более крутым (обычно 40—45° к горизонту), а тыльный — более пологим (25—30°). Столь значительная крутизна переднего склона вала обеспечивалась либо плотным грунтом, либо облицовкой вала камнем или деревом, либо созданием внутривальных каркасов (см. ниже). Тыльный склон иногда окаймляли горизонтальной террасой, позволявшей легко передвигаться вдоль вала. Кроме того, тыльный склон или его основание обычно мостили камнем, что обеспечивало бесперебойное передвижение по нему воинов в ходе оборонительных действий. Иногда тыльному склону придавали ступенчатый профиль. Вершина вала имела вид узкой горизонтальной площадки, на которой стояла деревянная стена. Наименьшая ширина этой площадки равнялась 1,3 м. Для подъема на вершину вала с тыльной стороны сооружали лестницы, иногда деревянные, иногда вырезанные в самом грунте вала.
Валы насыпали из земли (чаще всего, полученной при отрывке рвов), глины, лёсса и даже из песка в тех районах, где земли было мало и преобладал песок. Правда, песок слишком сыпуч, и вал приходилось защищать от осыпания деревянной опалубкой. Такое строение вала обнаружено в Галиче-Мерьском. Если плотного грунта было мало, то из него насыпали переднюю часть вала, его лицевой склон, а для тыльной части использовали более слабый и сыпучий грунт. Передний склон вала, кроме того, часто обмазывали глиной, чтобы воспрепятствовать осыпанию грунта и затруднить подъем на вал воинам противника.
Иногда валы «насыпались» целиком из камня. Таковы, например, валы, на которых стояли стены Тиверска и Орлеца. Камни вала связывали землей или известью.
Однако валы далеко не всегда были чисто земляными или каменными. В крупных городах (например, Киеве, Переяславле, Белгороде, Вышгороде, Рязани) и в крепостях большого военного значения валы имели внутри еще довольно сложную деревянную конструкцию, связывавшую насыпь и препятствовавшую ее расползанию под воздействием атмосферных осадков. Внутривальные деревянные конструкции не были особенностью только древнерусского оборонного зодчества. Они встречаются и в укреплениях других славянских стран, хотя и несколько иной конструкции. Обобщая, можно сказать, что для валов польских крепостей характерно наличие нескольких рядов бревен, не соединенных между собой, причем бревна одного слоя располагаются перпендикулярно бревнам следующего слоя. В чешских крепостях внутривальные деревянные конструкции имели вид решетчатого каркаса, иногда укрепленного каменной кладкой. В древнерусских крепостях деревянные конструкции представляли собой забитые землей дубовые срубы. Однако не бывает правила без исключений.
В Польше встречаются и срубные внутривальные конструкции, а на Руси были известны конструкции, состоявшие из нескольких слоев бревен. Например, в валах Новгородского детинца и древнего Минска XI в. обнаружены конструкции из не связанных между собой слоев бревен, а в валу Московского Кремля XII в. найдены бревна с деревянными крюками на концах — конструкция, подобная польской. И все же характерной чертой древнерусских крепостей можно считать именно срубные внутривальные конструкции.
Самые ранние деревянные внутривальные конструкции обнаружены в некоторых крепостях конца X в., построенных при князе Владимире Святославиче, — в Переяславле, Белгороде и городище Заречье на реке Стугне. В них в основе земляного вала находятся дубовые срубы, поставленные вдоль вала вплотную друг к другу. Срубы располагались в тыльной части вала, а их лицевая стенка находилась прямо под гребнем вала. Рублены они были «с остатком» («в обло»), то есть концы бревен выступали наружу (примерно на 0,5 м). В лицевой части вала, перед срубами, находился каркас из брусьев, сколоченных железными костылями. Каркас был заполнен кладкой из сырцовых кирпичей на глине. Сверху вся эта конструкция была засыпана землей.