El Paliokastro, es una de las fortificaciones de la antigüedad mejor conservadas en el Egeo. El muro está construido en la ceja de la colina baja por encima de Mandraki, con grandes basamentos de piedra negra volcánica, con un sistema de mampostería trapezoidal pseudo-edificio en ambos frentes. En el interior hay un relleno de piedras en bruto y latip. Su anchura media es de 3,50-3,80 m.
En la literatura internacional es conocida la inscripción que está grabada en el exterior, al norte de la puerta. La inscripción dice "LA PREFECTURA DEL PUEBLO A CINCO PIES DE LA MURALLA", es decir, define el ancho de la zona pública exterior a la fortificación que debía quedar libre de cualquier uso por motivos defensivos. La inscripción se sitúa cronológicamente en el tercer cuarto del siglo IV. π.X. y es un elemento importante en la datación del muro.
La longitud que se conserva de la muralla en su parte sur es de 230 m, mientras que en el este de 80 m., está reforzada por una serie de torres rectangulares, de las que se conservan seis en su lado sur y dos en el este. En la esquina sureste de la muralla, se forma un rebaje en forma de C, donde se coloca la única puerta superviviente de la muralla, en una posición invisible y resguardada. Para protección adicional, la torre de la esquina de la muralla se encuentra frente a ella. La puerta, de 2,10 m de ancho, se conserva intacta y está recubierta de ladrillos alargados de más de 3 m de largo.Se conservan muy bien dos escaleras de ascenso a lo largo de la parte este de la muralla. De estos, el más meridional se mantiene a una altura de 15 escalones, mientras que el segundo, a una distancia de 40 m., se conserva a una altura de 18 escalones. Montajes de escalada similares están dispuestos en el lado interior de la parte sur de la pared. De estos, solo su base sobrevive hoy.
La torre de esquina de la muralla, frente a la puerta, tiene 8,50 m de largo y 9 m de ancho, siendo de dimensiones similares las demás torres, que parecen macizas, es decir, llenas en su parte inferior. La quinta torre del lado sur se presenta con diferente sillería, que parece ser un añadido posterior a una torre existente que pudo haberse derrumbado. Esta torre está construida con un sistema de mampostería isodomo y con la inserción de ladrillos de madera a intervalos entre las calles. Esta mampostería característica, que provino de la Gran Grecia y se encuentra a menudo en fortificaciones del Egeo y la costa de Asia Menor, fecha la torre a finales del siglo IV o principios del siglo III. π.X. El muro rodeaba la antigua ciudad de Nisyros, que no ha sido excavada. Dentro de la muralla se conservan las ruinas de una basílica paleocristiana.
