Drīz pēc franču iebrucēju padzīšanas no Krievijas tika nolemts turpināt Dinaburgas cietokšņa celtniecību, jo 1812. gada kara notikumi apstiprināja Dinaburgas svarīgo stratēģisko nozīmi. 1812. gada decembrī pēc Inženieru departamenta lēmuma ģenerālmajors Hekelis tika norīkots uz Dinaburgas cietoksni, lai uz vietas novērtētu tā stāvokli un karadarbības izraisītos postījumus. Hekelim tika pavēlēts izveidot cietokšņa būvju, valsts īpašumā esošo ēku un dzīvojamo māju reģistru, kā arī savākt visus saglabājušos instrumentus, celtniecības materiālus, tai skaitā izrakt no zemes to, kas tika aprakts pirms Udino uzbrukuma. Pamatojoties uz savāktajiem datiem, viņam bija jāizstrādā atjaunošanas darbu projekts.
Veicis visus Departamenta noteiktos uzdevumus, ģenerālmajors Hekelis nosūtīja ziņojumu, kurā teikts: “ 1. Pie priekštilta nocietinājuma visi vaļņi nojaukti. Brustvēri noņemti, koka paterni iznīcināti un aizbērti ar zemi, upes krastu koka nostiprinājums un cietokšņa tilts iznīcināti; visas koka būves un zaldātu slieteņi nodedzināti. 2. Cietokšņa teritorijā visi koka nostiprinājumi arī nodedzināti; jezuītu kolēģija un baznīca stipri bojātas, akmens siena apkārt kolēģijai iznīcināta; pilsoņu mājas lielākoties apzagtas, un pat zemē ieraktā iedzīve izrakta un nozagta.”
1813. gada 9. martā ģenerālleitnants Oppermans iesniedza caram savus ierosinājumus Dinaburgas cietokšņa būvdarbu ātrākai turpināšanai.
Būvdarbu turpināšanai 1813. gada 12. martā pēc imperatora Aleksandra I pavēles tika izveidota speciāla Celtniecības komiteja ar Rīgas kara gubernatoru Pauluči priekšgalā. Inženieru departamenta pakļautībā esošajā komitejā ietilpa cietokšņa komandants ģenerālmajors Ulanovs, cietokšņa celtniecības vadītājs Hekelis un inženieru komandas komandieris apakšpulkvedis Rozenmarks.
Sakarā ar to, ka Eiropā vēl turpinājās karadarbība, būvdarbos tika nodarbināti arestanti, zemnieki un franču karagūstekņi (2 100 cilvēku). Ātrai cietokšņa atjaunošanai tas bija nepietiekams skaits.
Ģenerālmajors Hekelis vadīja zemes uzbērumu un fortifikācijas būvju atjaunošanu, kā arī jaunas ķieģeļu rūpnīcas celtniecību Kalkūnos.
Dinaburgas cietokšņa speciālās Celtniecības komitejas priekšsēdētājs Pauluči 1814. gada 17. augustā iesniedza savus “priekšlikumus par cietokšņa izbūvi”, kam sekoja imperatora pavēle par viņa piedalīšanos visās cietokšņa celtniecības darbu apspriešanas sēdēs Inženieru departamentā. Kopā ar Departamentu tika izstrādāti pasākumi cietokšņa nocietinājumu aizsargāšanai no plūdu postošās darbības. Ar aktīvu Pauluči līdzdalību tika pieņemts lēmums par cietokšņa esplanādes palielināšanu no 130 asīm līdz 150 asīm. Cietoksnī plaši izvērsās celtniecības darbi.

1816. gada 2. aprīlī, ledus iešanas laikā, sākoties paliem, tika nopostīta daļa no jau uzceltajām būvēm un valsts kasei nodarīti zaudējumi 129 423 rubļu apmērā. Tas būtiski iespaidoja šajā gadā ieplānotos celtniecības darbu tempus.
1816. gada 9. decembrī Pauluči izstājās no Dinaburgas cietokšņa Celtniecības komitejas. Jaunās komitejas sastāvā tagad ietilpa komandants, inženieru komandas komandieris un cietokšņa vecākie virsnieki. Komitejas galvenais uzdevums bija nodrošināt valstij izdevīgus būvmateriālu piegādes līgumus, nolīgt celtniecībai nepieciešamo darbaspēku, kā arī uzraudzīt būvdarbu gaitu.

Cietokšņa celtniecībai bija nepieciešams liels būvmateriālu apjoms, kurus ātrāk un lētāk bija piegādāt pa upi. Ar cara pavēli 1817. gada 31. martā tika uzsākta upes piestātnes celtniecība upes kuģiem un plostiem, kuri pieveda nocietinājumu celtniecībai nepieciešamās kravas. Vēl pēc gada tika uzbūvēts tilts, kas būtiski atviegloja cietokšņa apgādi ar celtniecības materiāliem.
1818. gadā pēc ģenerālmajora Hekeļa projekta pilnībā tika pabeigta priekštilta nocietinājuma celtniecība, bet cietoksnī pabeigts galvenais valnis, uzbūvēti pulvera pagrabi, komandanta pārvaldes ēka, ģenerāļa māja, vairākas virsnieku dzīvojamās ēkas, diviem kājnieku bataljoniem paredzētās Nikolaja kazarmas, virssardzes ēka un 5 sardzes posteņi. Cietokšņa iekšējā teritorija sadalīta 20 apbūves kvartālos, turklāt tika atļauts celt tikai mūra ēkas. Tajā pašā laikā cietokšņa arsenāls tika papildināts ar 160 čuguna lielgabaliem, 6 mortīrām un 15 lielgabaliem.
1818. gada 19. septembrī Dinaburgu apmeklēja imperators Aleksandrs I, kurš iepazinās ar cietokšņa celtniecības gaitu, esplanādi un apstiprināja Dinaburgas priekšpilsētas apbūves plānu.
1819. gadā tika nomainīts cietokšņa Galvenais celtnieks: ģenerālmajors Hekelis pārcelts jaunā amatā, un 1819. gada 17. augustā viņa posteni ieņēma Rīgas inženieru komandas inženierpulkvedis Kļimenko.
1819. gadam ieplānotais būvdarbu apjoms bija vērienīgs: tika plānots uzcelt dzīvojamās mājas, kazemātus un saimniecības ēkas. Turpinājās upes piestātnes celtniecība, bet īpaša vērība tika veltīta aizsardzības celtņu izbūvei. 1819. gada būvdarbi valsts kasei izmaksāja 1 miljonu rubļu.

Jaunais cietokšņa Galvenais celtnieks pieturējās pie jau iepriekš izstrādātajiem plāniem, bet nolēma veikt arī izmaiņas celtniecības darbos: uzcelt jaunus aizsargnocietinājumus, nostiprināt galveno cietokšņa valni ar granīta bluķiem – eskarpu.

Eskarpa sienas celtniecība ilga 8 gadus. 1820. gada 15. - 16. novembrī notika tās izturības pārbaude. No 72 asu (140 metru) attāluma trīs lielkalibra lielgabali raidīja 14 šāvienus vienā un tajā pašā vietā. Sienai tika nodarīti nelieli bojājumi, bet tā nesabruka. Tāpēc tika nolemts turpināt cietokšņa būvju un galvenā vaļņa nostiprināšanu ar granīta blokiem visā tā garumā – 5 154 metrus. Saskaņā ar projektu būvdarbi tika pabeigti 1827. gadā, par ko liecina granīta plāksne, kas uzstādīta uz galvenā vaļņa no upes puses.

1820. gadā Inženieru departaments pirmo reizi atsūtīja cietokšņa Galvenajam celtniekam jaunu celtniecības materiālu - cementu, un instrukciju tā pielietošanai. Tomēr cementa lielās dārdzības dēļ tas celtniecībā netika plaši izmantots. Cementu pielietoja tikai ziemeļaustrumu forta sienu celtniecībā. Pārējos būvdarbos izmantoja kaļķu javu. Pēc speciālistu domām kaļķu javai tika pievienots olas baltums.
Cietokšņa celtniecībā tika izmantoti daudzi drosmīgi inženiertehniskie risinājumi un celtniecības jaunievedumi. Lai novērstu augsnes virskārtas noskalošanu no cietokšņa vaļņiem biežajās lietavās ( Latgalē nokrišņi ir vidēji 260 dienas gadā), 1,5 – 2 metru dziļumā tika ieraktas ļoti dārgā cinka loksnes, kas novadīja ūdeni pa speciālām akmens renēm, kuras bija iemontētas sienu ārpusē.

Vienlaicīgi ar eskarpa sienu celtniecību 1821. - 1822. gadā tika uzsākta četru monumentālu cietokšņa vārtu izbūve. Tie tika nosaukti par Aleksandra, Konstantīna, Nikolaja un Mihaila vārtiem.

Nikolaja un Mihaila vārti tika veidoti pēc Prūsijas Koblencas cietokšņa Franča forta vārtu parauga. Pēc Vīnes lielceļa izbūves cauri Dinaburgai Nikolaja vārti ieguva parādes vārtu statusu, par ko liecina to svinīgā arhitektūra un kordegardijas (centrālā sardzes posteņa) divstāvu ēkas izvietojums to tuvumā.

Vēlāk parādes vārtu funkcijas pildīja Mihaila vārti. Īpaši skaisti bijuši jau padomju laika iznīcinātie Konstantīna vārti. Katru vārtu priekšā tika uzcelti vēl divi barjeru (iekšējie) vārti un trīs izjaucamie koka tilti. Virs vārtiem atradās svēto ikonas. Ieeju greznoja imperatora ērgļi, čuguna alebardi (divpusēji kaujas cirvji), uz speciāliem postamentiem novietotās dekoratīvās lielgabalu lodes ar degļiem.
Cietokšņa ēku celtniecības un akmens nostiprinājumu kvalitāti augstu novērtēja Inženieru departamenta ģenerālmajors Oppermans, kurš 1821. gadā apmeklēja Dinaburgu.
1822. gada 9. maijā Aleksandrs I inspicēja Dinaburgas cietoksni un akceptēja uzlabojumus fortifikācijas būvju aizsargspējas palielināšanai.

1823. gadā celtniecības darbu paātrināšanai uz cietoksni nosūtīja papildus 12 kājnieku un 3 inženierceltnieku bataljonus.
1823. gada septembrī inženierpulkvedis Kļimenko saņēma rīkojumu veikt detalizētu Dinaburgas cietokšņa apkārtnes kartēšanu. 1823. gada 30. novembrī apvidus plāns kopā ar aprakstu tiek iesniegts Inženieru departamentā. Vēlāk, balstoties uz šo plānu, tiks izstrādāts Dinaburgas pilsētas apbūves projekts.
1824. gadā beigās cietoksnī pārbaudīt 1823.-1824. gadā tapušos celtniecības objektus ieradās ģenerālinspektors Feldmanis un arhitekts Štauberts. Pārbaudes rezultātā tika sastādīts ziņojums, kurā teikts, ka, neskatoties uz grūtībām, darbi rit raiti un rezultāts pat daudzos gadījumos ir labāks nekā tāda paša veida būvdarbos ārzemēs.
1825. gada augustā cietoksni inspicēja ģenerālleitnants Oppermans. Savā ziņojumā ģenerālinspektoram viņš norādīja, ka “akmens sienu un velvju mūrējums ir tik labs, ka labāku nemaz nevar vēlēties” un “eskarpu celtniecība ir tiktāl uzlabota, ka to tālāka uzlabošana vairs nav nepieciešama”. Tikpat augstu sava darba novērtējumu cietokšņa celtnieki izpelnījās arī no lielkņaza Nikolaja Pavloviča, kurš no 1. līdz 8. septembrim uzturējās Dinaburgā.

Cietokšņa celtniecība noteica arī jaunu dzīvojamo masīvu izveidošanos tam līdzās. 1826. gada 4. februārī tika apstiprināts Dinaburgas cietokšņa priekšpilsētu apbūves plāns, un daudzi iedzīvotāji bija spiesti pārvietot savas mājas uz norādītajiem zemesgabaliem. Tas kļuva par pamatu Jaunās Forštates (tagadējā pilsētas centra) izveidei. Trūcīgākajiem pilsētas iedzīvotājiem māju pārvietošanai tika iedalīts bezprocentu kredīts uz 10 gadiem 50 000 rubļu apmērā.
Izmaiņas pilsētas un cietokšņa dzīvē izraisīja 1826. gada 16. jūlija senāta dekrēts par galvenā Vīnes ceļa novirzīšanu caur Dinaburgu. Tagad, dodoties uz Eiropu, imperators un viņa ģimenes locekļi brauca cauri Dinaburgai. Šim nolūkam komandanta mājas trešajā stāvā tika izveidoti speciāli apartamenti, kur atpūsties pēc nogurdinošā ceļojuma karietē.

1827. gada 22.- 25. oktobrī Krievijas imperators Nikolajs I apmeklēja Dinaburgas cietoksni. Viņš bija apmierināts ar celtniecības darbu gaitu un izteica tikai dažus norādījumus cietokšņa Galvenajam celtniekam, kurus tam bija jārealizē 1828. gada būvsezonas laikā.
1827. gadā radās grūtības ar akmens bloku piegādi eskarpa apšuvumiem. Steidzami bija jāmeklē jaunas akmeņlauztuves kvalitatīva granīta ieguvei. Drīz vien tika nolemts Dinaburgas un Rīgas cietokšņu celtniecībā izmantot Sāremā salas granītu.
1827. gada beigās no cietokšņa aizsargceltnēm bija uzceltas: galvenais valnis no 1. kurtīnlunetes līdz 7. bastionam, 5 kurtīnlunetes; glasiss, kurš tiks uzbērts apkārt visam cietoksnim pilnā augstumā un ½ no paredzētā platuma; viens ravelīns bez akmens eskarpa un 2 redutes.

Cietokšņa teritorijā atradās 3 trīsstāvu kazarmas 500 vīriem, komandanta māja ar cara apartamentiem, trīs virsnieku mājas, hospitālis 500 cilvēkiem, cietums 400 arestantiem un provianta noliktavas 1256 tonnu pārtikas uzglabāšanai.
Turpinājās cietokšņa teritorijā esošo ēku pārbūve. Cietokšņa centrā atradās no jezuītu baznīcas pārveidotais pareizticīgo Kristus Dzimšanas dievnams. Tam blakus - priesteriem paredzētās koka ēkas. 1827. gadā cietokšņa dievnams tika nodots armijas un flotes mācītāja pārziņā un 1828. gadā pārdēvēts par katedrāli.

Tilta nocietinājums tajā laikā sastāvēja no trim zemes frontēm, kuru bastioni iekšpusē bija noslēgti.

1829. gada celtniecības sezonu pārtrauca plūdi. Biežie plūdi ārkārtīgi sarežģīja cietokšņa būvdarbus. Īpaši postoši tie bija 1816. un 1829. gadā. 1829. gada aprīlī ūdens līmenis Daugavā pacēlās vairāk nekā par 8 metriem. Cietokšņa apakšējie stāvi atradās zem ūdens, uzbērumi bija bojāti gandrīz visā cietokšņa teritorijā. Glasiss un uzbērumu nogāzes bija ūdens sapostītas, tilti – iznīcināti. Ledus spiediena rezultātā koka celtnes bija sagrautas. Slīkstošo glābšanai no cietokšņa tika nosūtītas divas laivas. Zem ūdens atradās arī Lielā Forštate (tagadējais pilsētas centrs). Plūdu izraisītie postījumi radīja milzīgus zaudējumus valsts kasei.
Šie plūdi piespieda nopietni pievērsties pretplūdu aizsardzības pasākumu izstrādei. Vēl 1821. gadā imperators uzdeva Ceļu satiksmes departamentam rast risinājumu Dinaburgas cietokšņa aizsardzībai no palu ūdeņiem, bet lieta virzījās ļoti lēni. Departamenta inženieri piedāvāja daudz un dažādus risinājumus, tai skaitā Daugavas gultnes izmaiņu, bet visi projekti bija vai nu pārāk dārgi vai grūti izpildāmi. Tikai postošie 1829. gada plūdi paātrināja problēmas risinājuma gaitu.
1830. gada 18. novembrī Inženieru departamentā tika iesniegts projekts, kura autors bija jaunais militārais speciālists kapteinis Pāvels Meļņikovs. Projekta nosaukums bija “Ziņojums par Rietumu Dvinas [Daugavas] plūdu cēloņiem un par to izraisīto postījumu novēršanu no Dinaburgas”. Kapteinis Meļņikovs, izanalizējot datus par ūdens līmeņa svārstībām Daugavā dažādos gadalaikos, izpētot ledus sastrēgumu cēloņus, nonāca pie secinājuma, kā var pasargāt pilsētu no plūdiem. Projekta pamatideja bija nevis ūdens līmeņa pazemināšana upē, kas traucētu tolaik intensīvo ūdens transporta satiksmi pa Daugavu, bet zemes uzbēruma (dambja) izveidošana Daugavas labajā krastā. Dambim pilsētas virzienā bija jāsākas pie 7. bastiona un, apmetot līkumu priekšpilsētām, jābeidzas uzkalnā (tagadējā Jaunbūvē); otra dambja daļa Poguļankas virzienā – sāktos no 1. bastiona un turpinātos upes tecēšanas virzienā līdz augstienēm aiz karavīru baraku nometnes.
Lietusūdens un sniega ūdens novadīšanai, kurš uzkrātos dambju noslēgtajā baseinā, tika plānots izveidot pie Šunices upes (Šūņupe) un aiz baraku nometnes strauta iztekām divas slūžas. Projektam bija vēl viens pluss: dambis veicināja cietokšņa aizsargspēju – piekrastes fortu tuvumā vienlaicīgi ar dambja celtniecību tika uzbērts glasiss plānotajā augstumā un platumā. Dambis plūdu gadījumā varēja kalpot kā drošs ceļš satiksmei ar Daugavas kreiso krastu.
Kapteiņa Meļņikova izstrādātais projekts tika nosūtīts ģenerālmajoram Kļimenko, kurš akceptēja to un uzskatīja, ka tā realizēšanai pat nebūs nepieciešams ieviest izmaiņas Dinaburgas cietokšņa aizsardzības sistēmā. Tomēr projekta īstenošanu nācās atlikt sakarā ar politiskajiem notikumiem Krievijā.
1830. gada novembra vidū sākās poļu šļahtiču sacelšanās pret Krievijas pārvaldi. Sakarā ar to Nikolajs I pavēlēja steidzami papildināt Dinaburgas cietokšņa arsenālu. Uz cietoksni tika nogādāti 80 cietokšņa artilērijas lielgabali un 20 lauka lielgabali. Cietoksnī esošie 600 pudi šaujampulvera tika papildināti vēl ar 2 000 pudiem. Cietokšņa apsardze tika palielināta līdz kara laika štatam un sastādīja iespaidīgu skaitu: 18 unteroficierus un 273 ierindniekus.
Pēc 1831. gada 21. augusta cara pavēles inženieri uzsāka cietokšņa artilērijas arsenāla projekta un tāmes izstrādi.

Celt arsenālu tika paredzēts blakus Mihaila vārtiem. Tajā bija jāizvieto visi Dinaburgas cietoksnim un garnizonam nepieciešamie ieroči. Pašos smagākajos darbos tika nodarbināti poļu gūstekņi. 1832. gada 12. janvārī poļu sacelšanās dēļ noteiktais karastāvoklis tika atcelts.
1833. gadā tika pabeigta centrālās cietokšņa daļas celtniecība, kurā ietilpa cietoksni no artilērijas un lielgabalu uguns aizsargājošās fortifikācijas būves un 4 bastioni. Uz svinīgo cietokšņa iesvētīšanas ceremoniju tika gaidīts imperators Nikolajs I.
Pēc Inženieru departamenta rīkojuma Pēterburgā tika izgatavoti standarti un goda karogi (svētku un ikdienas variantā). Karogu tika plānots uzstādīt uz 8. bastiona un pacelt cietokšņa iesvētīšanas dienā imperatora Nikolaja I klātbūtnē.
1833. gada 21. maijā notika svinīga cietokšņa atklāšanas un iesvētīšanas ceremonija. Cars Nikolajs I kopā ar Krievijas augstāko garīdzniecību pēc aizlūguma cietokšņa katedrālē devās krusta gājienā pa galveno valni, kura laikā tika iesvētīts cietokšņa karogs. Turpmāk krusta gājiens pa galveno valni tika rīkots ikgadus 50. dienā pēc Lieldienām.
Neskatoties uz oficiālo cietokšņa atklāšanu, daudzi ārējie nocietinājumi vēl nebija pabeigti. Tikai 1833. gadā tika uzsākta kapteiņa Meļņikova izstrādātā pretplūdu projekta realizācija. 1833. gada 27. aprīlī imperators apstiprināja šo projektu, un beidzot sākās ilgi gaidītie dambja būvdarbi.
Dambja celtniecību apgrūtināja biežie plūdi, īpaši 1837. gadā, kad kārtējo reizi bija applūdusi visa pilsēta. Dambja celtniecība tika pabeigta 1841. gadā. Tā garums bija 7 kilometri, uzbēruma augstums svārstījās 420 – 640 centimetru robežās. Uz dambja tika izveidota šoseja, kura ietilpa Pēterburgas - Kauņas lielceļā. Vēlāk šosejas malās iestādīja kokus un uzbēruma malās uzstādīja koka nožogojumus. Dambis kļuva par pilsētas ievērojamāko vietu. Gar dambi uzsāka celt dzīvojamās mājas - tā izveidojās Šosejas iela ( tagadējā 18. Novembra iela). Ilgu laiku dambi sauca par Nikolaja dambi, jo tas tika izveidots pēc Nikolaja I rīkojuma.

Par galveno dambja plusu līdz pat šai dienai var uzskatīt tā spēju pasargāt pilsētu no postošajiem plūdiem. Kapteiņa Meļņikova XIX gadsimtā veiktie aprēķini bija tik precīzi, ka pusotra gadsimta laikā dambis vienmēr spēja godam veikt savu aizsargfunkciju. Pats smagākais pārbaudījums dambim bija jāiztur 1922. gada 10. aprīlī, kad Daugavpils vēsturē pašu lielāko plūdu laikā Daugavas līmenis bija cēlies par 10 metriem 62 centimetriem.
Saskaņā ar 1836. gadā izstrādāto plānu Dinaburgas cietokšņa celtniecība bija jāpabeidz 1847. gadā. Būvdarbi ritēja raiti. To gaitu uzraudzīja pats imperators, kurš regulāri apmeklēja Dinaburgu.
1837. gadā tika sastādīts “Cietokšņa stāvokļa apskats salīdzinot ar 1827. gadu”. 1837. gadā cietoksnis sastāvēja no galvenā vaļņa ar kurtīnlunetēm, 4 bastioniem, vienas lunetes, kontrgardes un pēc 1825. gada plāna uzbūvētās redutes. Šajā pat gadā tilta nocietinājumā tika uzcelta divstāvu aizsargkazarma ar 142 kazemātiem, kur bija plānots izvietot veselu bataljonu kopā ar štābu un visām nepieciešamajām rezervēm, kā arī trīs kaponieri.
Galvenajā cietokšņa daļā desmit gadu laikā (1827. – 1837.) tika uzbūvētas: ģenerāļa māja, divas virsnieku mājas, provianta noliktava, artilērijas arsenāls kopā ar darbnīcām, divi šaujampulvera pagrabi, līdz 900 gultasvietām paplašinātais hospitālis kopā ar to apkalpojošiem dienestiem.
1838. gada 15. jūnijā Nikolajs I kārtējo reizi apmeklēja cietoksni un, iepazinies ar būvdarbu gaitu, pavēlēja īpašu uzmanību pievērst ķieģeļu mūrējuma un velvju izbūves kvalitātei. Imperatora pavēle tika stingri ievērota, tāpēc vēl tagad pārsteidz aizsargbūvju un dzīvojamo ēku velvju skaistums un izpildes precizitāte.

Cietokšņa celtniecība un Pēterburgas - Varšavas šosejas izbūve piešķīra pilsētai lielāku nozīmību un ietekmēja iedzīvotāju skaita pieaugumu: 1825. gadā pilsētā dzīvoja 2 885 cilvēki, bet 1840. gadā – jau 11 361. Iedzīvotāju skaita pieauguma, tirdzniecības un rūpniecības uzplaukuma rezultātā paplašinājās pilsētas robežas un sākās aktīva celtniecība. 1839. gadā cars apstiprināja Dinaburgas Lielās, Mazās un Vecās forštates (priekšpilsētas) apbūves plānu, kā arī viesnīcas detaļplānojumu. Dzīvojamās ēkas tika celtas pēc apstiprinātiem plāniem ar noteikta veida fasādēm.

Pēc imperatora rīkojuma 1840. gadā Viļņas Komisariāta komiteja, kas nodarbojās ar kara apgabalam nepieciešamo visu veidu rezervju sagādi, tika pārvietota uz Dinaburgu. Speciāli šim mērķim tika pārbūvētas un iekārtotas telpas cietokšņa teritorijā. Pārbūves darbi tika pabeigti 1842. gada oktobrī.
1840. gadā Nikolajs I pavēlēja Inženieru departamentam izstrādāt jauna tilta projektu pāri Daugavai. Tam bija jābūt platākam par iepriekšējo un ar koka margām esošo virvju vietā. Tilta projekts tika apstiprināts 1840. gada augustā. Līdzekļi tilta izbūvei bija jāizdala Ceļu satiksmes resoram un Inženieru departamentam. Tilts tika pabeigts 1843. gada 10. maijā.
1841. gada 9. maijā Dinaburgas cietokšņa Galvenā celtnieka amats tika likvidēts un būvdarbu uzraudzība uzticēta Vidzemes apgabala Inženieru komandierim. 1841. gada 25. martā apgabala pārvalde tika pārvietota no Rīgas uz Dinaburgu. Šajā pat gadā izmaiņas skāra arī Dinaburgas kara hospitāli. 1841. gada 20. oktobrī tas tika pazemināts par 3. klases hospitāli, samazinot palātu un personāla skaitu.

1843. gadā Dinaburgas cietokšņa komandants vēršas Inženieru departamentā ar lūgumu nobruģēt cietokšņa ielas un ierīkot pazemes ūdens noteces caurules, jo purvainā augsne neļāva uzturēt ielas un laukumus pienācīgā stāvoklī. Jautājums tika atrisināts pozitīvi. Izmaiņas projektā veica pats imperators, pavēlot nobruģēt arī virsnieku māju pagalmus. Trotuāri gar privātmājām tika noklāti ar bruģi tikai pēc mājas saimnieka vēlēšanās un par atsevišķu samaksu. Kareivju kazarmu pagalmi, lai varētu veikt militārās mācības, tika nobērti ar granti. Dinaburgas cietokšņa iekšējās teritorijas bruģēšana pilnībā tika pabeigta 1857. gadā.
1844. un 1845. gadā, apmeklējot cietoksni, imperators deva norādījumus celtniecības darbu uzlabošanai, ieviesa izmaiņas jau esošajos celtniecības objektos. Īpašu uzmanību 1845. gadā Nikolajs I veltīja izdrupušajām eskarpu sienu šuvēm, kas pavasara palu laikā ilgi bija atradušās zem ūdens. Inženieru departamentam tika uzdots atrast risinājumu, kā cīnīties ar mitrumu ēku iekšpusē.
Visaugstākā kvalitāte no visiem būvdarbos izmantotajiem materiāliem bija 5. poligona sienu celtniecībā izmantotajam cementam. Kara padome pieprasīja Inženieru departamentam šī cementa sastāvu un paskaidrojumus, kāpēc citu būvju celtniecībā tas netika izmantots. 1846. gada 7. maijā tika sniegta atbilde, ka būvdarbos tika izmantots viens un tas pats cements, bet tā izturību ietekmēja dažādās celtnēs atšķirīgais temperatūras un mitruma līmenis.
Pamatu mūrēšanā un šuvju izšuvošanā izmantotais cements sastāvēja no dedzinātiem kaļķiem, saberztiem ķieģeļiem un smiltīm dažādās proporcijās. Šis materiāls Dinaburgas cietokšņa celtniecībā tika izmantots eskarpu sienu pamatu mūrēšanā, kā arī ar kaļķu javu mūrēto sienu ārējo šuvju izšuvošanā.
1846. gada 26. maijā sekoja imperatora pavēle izšuvot eskarpa sienas, no kurām izdrupis cements. Šī pavēle tika nekavējoties izpildīta, un jau 1846. gada 15. oktobrī Dinaburgas cietoksnis bija gatavs artilērijas uzstādīšanai.
Cietokšņa celtniecība ieilga uz vairākiem gadu desmitiem. Cara valdība neatslābstoši kontrolēja būvdarbu gaitu. Par to liecina fakts, ka pats imperators 5 gadu laikā (1846-1851) apmeklēja Dinaburgas cietoksni 13 reizes. Apmeklējot cietoksni 1851. gada 31. maijā, Nikolajs I uzteica cietokšņa labo uzturēšanu, bet izteica vēlmi, lai darbi tomēr ritētu raitāk: “Dinaburgas cietoksnis manas valdīšanas laikā tiek celts jau 31 gadu. Es vēlētos, lai tas tiktu pabeigts vēl manas dzīves laikā. Bet diez vai es nodzīvošu līdz tam.” Viņam bija taisnība. Būvdarbi tupinājās vēl 27 gadus.
Kārtējā sava apmeklējuma laikā, 1852. gada 3. jūnijā, viņš apskatīja Grenadieru artilērijas brigādi, kas bija izvietota speciālās nometnēs cietokšņa tuvumā, kā arī iepazinās ar šajā būvsezonā paveikto un atkārtoti konstatēja: “Jā, Dinaburgā vēl daudz nepadarītā, bet man gribētos pabeigt šo cietoksni.”
Pēc Kara ministrijas rīkojuma cietoksnī bija jāuzglabā sešu mēnešu pārtikas rezerve.
1854. gadā no plānotajām celtnēm cietoksnī vēl nebija uzceltas: divi aizsargtorņi 1. un 6. bastiona tuvumā, glasiss 1., 2., 3. un 5. kontrgaržu priekšā; 6. kontrgardes valnis un brustvēri tika uzbūvēti pusi no plānotā augstuma utt.
1855. gadā pēc imperatora Aleksandra II rīkojuma cietoksnis nonāca Baltijas korpusa Komandiera pakļautībā.
No 1857. gada 19.-20 aprīlim Dinaburgas cietoksni inspicēja inženierlietu ģenerālinspektors lielkņazs Nikolajs Nikolajevičs. Viņš apsekoja aizsargbūves, noliktavas, šaujampulvera pagrabus, inženierarsenālu un cietokšņa cietumu. Apmeklējis 2. un 5. kontrgardi, iepazinies ar ambrazūrām paredzēto akmens bluķu tēšanu un Pēterburgas - Varšavas dzelzceļa līnijas zemes uzbēruma veidošanu, viņš palika apmierināts ar redzēto. Nākamajos gados imperators Aleksandrs II ne reizi vien apmeklēja Dinaburgas cietoksni pa ceļam uz Eiropu.