Башни и стены Арзамасской крепости располагались на высоком мысу, образованном рекой Тёшей и оврагом, по которому протекала речка Сорока.
В 1650 году южная часть стены сгорела, но была восстановлена, охватив ещё большую территорию. Арзамасский кремль простоял до 1726 года, когда был уничтожен пожаром. За время своего существования он ни разу не подвергался осадам и нападениям, однако сыграл очень важную роль как опорный пункт правительственных войск, участвовавших в подавлении Разинского восстания.
Арзамасский кремль имел форму неправильного треугольника, продиктованную условиями рельефа местности. Крепостная стена была составлена из городен, о её толщине и высоте нет данных. Периметр цепи стен и башен Арзамасского кремля составлял около 2350 м.
По сохранившимся документам крепость поначалу имела одиннадцать, и после перестройки 1650 года двенадцать башен, из которых четыре были проезжими.
Примечательно, что одна из башен называлась «Настаcьинской» по некоторым сведениям, имя ей дал сам Иван Грозный в честь своей первой жены Анастасии.
Крепость с дубовыми стенами имела значительный гарнизон и вооружение и сохраняла своё значение до второй половины XVII века, когда угроза кочевнических нападений в этих землях снизилась.
Кремль сгорел во время пожара 1726 года и больше не восстанавливался.
В 1606 году (осень-начало зимы) в Арзамасе вспыхивает восстание в поддержку крестьянской войны под руководством И. Болотникова. В 1607 году в город входят правительственные войска и подавляют восстание.
30 марта (9 апреля) 1608 года произошла битва отряда арзамасцев в составе рязанского ополчения против войск Лжедмитрия II под городом Зарайском.
1643 год: был построен Спасо-Преображенский собор.
1685 год: была построена церковь Иоанна Богослова.
Степан Разин пытался взять Арзамас по пути на Москву, но это ему не удалось. С этим периодом связана история Алены Арзамасской.
Алёна Арзамасская (Темниковская) — казачка, возглавившая крупный отряд беглых и крепостных людей Арзамасского уезда во время крестьянской войны 1670—1671 годов под предводительством Степана Разина.
Родилась Алена в казачьем селе Выездная Слобода под Арзамасом. Известно, что ещё в молодости её насильно выдали замуж за пожилого крестьянина, но тот прожил недолго, и вскоре она стала вдовой. От нужды она постриглась в монахини в Арзамасском Николаевском монастыре. Здесь она обучилась грамоте, узнала народное врачевание. Разработала лекарство от гнойных ран.
В 1669 году, когда началось крестьянское восстание Степана Разина, Алёна покинула монастырь и присоединилась к восставшим. Ей удалось собрать отряд из 300—400 человек, и с ним она направилась к городу Темникову, расположенном на притоке Оки Мокше. В 1670 году её отряд объединился с отрядом Фёдора Сидорова, разбил отряд воеводы Арзамаса Леонтия Шайсукова. После этого повела отряды численностью до 700 человек от Арзамаса к Шацку, затем повернула и взяла Темников. Алёна более двух месяцев управляла городом и войском. В отряде насчитывалось более 2000 повстанцев.
30 ноября 1670 года войско Алёны было атаковано царскими войсками. 4 декабря, когда часть ее войск была разбита воеводой Долгоруковым, она, будучи их предводителем, укрылась в церкви и продолжала там так упорно сопротивляться, что сперва расстреляла все свои стрелы, убив при этом ещё семерых или восьмерых, а после того, как увидела, что дальнейшее сопротивление невозможно, отвязала саблю, отшвырнула её и с распростёртыми руками бросилась навзничь к алтарю. В этой позе она и была найдена и пленена ворвавшимися солдатами. Она должна была обладать небывалой силой, так как в армии Долгорукова не нашлось никого, кто смог бы натянуть до конца принадлежавший ей лук. Её мужество проявилось также во время казни, когда она спокойно взошла на край хижины, сооружённой по московскому обычаю из дерева, соломы и других горючих вещей, и, перекрестившись и свершив другие обряды, смело прыгнула в неё, захлопнула за собой крышку и, когда всё было охвачено пламенем, не издала ни звука.
17 век был "золотым" в истории Арзамаса. Шло сплошное храмостроительство: не было времени, чтобы в Арзамасе не строилась какая-либо церковь. За 75 лет в Арзамасе и Выездновской Слободе выстроено двадцать пять церквей, арзамассцам были тесны старые храмы, они разбирали их и заменяли на новые. То что в других городах создавалось веками, в Арзамасе вырастало за каких-нибудь 20 лет.
