В начале IV века Дионисий Старший из Сиракуз создал первые метательные орудия и разработал осадные машины, возможно по примеру карфагенян. О более раннем применении машин известно лишь, что их использовал при осаде Самоса в 440 году Перикл, что в ряде случаев во время Пелопоннесской войны применялись тараны и такая военная хитрость, как огненные копья, с помощью которых беотийцы в 424 году подожгли деревянные укрепления Делиона. Благодаря военной революции IV века и Филиппу Македонскому, последовавшему примеру Дионисия Сицилийского, в материковой Греции стало развиваться искусство осады городов, или полиоркегпика.
До того времени искусство обороны развивалось быстрее, нежели искусство нападения, свидетельством чему является написанный аркадийским военным Энеем Тактиком около 360 года «Трактат о перенесении осады». Правила, советы, военные уловки, являющиеся объектом этого сочинения, позволяют понять, почему греческие армии до середины IV века так часто терпели неудачи при осаде сильных городов, число которых возросло в материковой Греции с периода греко-персидских войн. Долгое время микенская традиция возводить мощные стены была забыта и архаические города довольствовались убежищем, которым служил акрополь — единственный защищенный крепостными стенами. Однако в VI веке города Ионии, обеспокоенные угрозой завоеваний Кира, нависшей над ними, возвели вокруг себя крепостные стены. Стена в Фокее, построенная на средства от торговли с Западом, была из тесного камня, что удивляло современников, привыкших к кирпичным стенам на востоке. Но армия Кира, имевшая опыт в осаждении, с помощью земляных насыпей смогла их штурмовать. В Афинах укрепленным оставался только акрополь вплоть до конца VI века, когда, согласно последним исследованиям, был построен первый пояс укреплений вокруг города. Эта ограда была разрушена персами в 480 году, а затем поспешно восстановлена Фемистоклом с помощью технологии, часто использовавшейся при строительстве городских стен в Греции: на крепкую нижнюю часть стены из камня укладывался необожженный кирпич. Поначалу из соображений скорости использовался уже бывший в употреблении камень, в том числе даже надгробные стелы, о чем свидетельствует Фукидид (I, 93). Затем за укрепление Пирея принялись с особой тщательностью, скрепляя блоки между собой металлическими скобами, что обычно делалось при возведении стен торжественных зданий и что не было характерно для построек утилитарного типа. В городских стенах этого типа кладка из сырого кирпича не сохранилась; остался лишь частично разрушенный каменный фундамент. Только в сицилийском городе Геле в ходе недавних раскопок была обнаружена хорошо сохранившаяся и достаточно высокая толстая кирпичная стена. Греческие тактики считали, что такие кирпичные стены были хорошей защитой от таранов.
При наличии финансовых возможностей и близлежащих каменоломен крепостные стены полностью делались из тесаного камня. Например, крепостная стена Фасоса была построена в конце архаического периода из мрамора и грейса — материалов, имевшихся на острове в избытке. Затем она была восстановлена после греко-персидских войн и еще раз после 411 года. В материковой Греции лучше всего сохранилась крепостная стена Мессены, построенная после побед Эпаминонда, и стена в Эгосфене, в Мегариде, у подножия Киферона: это великолепные образцы классических укреплений с вертикальными куртинами, над которыми возвышались четырехугольные башни, в два раза более высокие, чем стены. Куртины были увенчаны зубьями или длинным парапетом с амбразурами. Башни зачастую были крытыми. Они стояли вдоль стены через каждые 20–30 м, позволяя стрелять дротиками и стрелами. Позднее, когда распространилось использование катапульты, изобретенной инженерами Дионисия Старшего, куртины начали делать более длинными, а башни заменять на выступы в стенах, но эти нововведения проявились после Филиппа Македонского.