Позднее земляные валы досыпались несколько раз и укреплялись деревянными стенами в эпоху скифов (VII–III вв. до н. э.). Общая длина валов составляет 34 км, а общая площадь городища превышает 4021 га. Огромный археологический комплекс включает четыре укрепления – Западное, Восточное, Куземинское и Большое укрепление Вельского городища, курганные некрополи в урочищах Скоробор, Осняги, Марченки, Перещепино и другие многочисленные поселения.
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
