В скоре после изгнания французов за пределы Российской империи было решено продолжить строительные работы в Динабургской крепости, так как события войны 1812 г. доказали важное стратегическое значение Динабурга.
В декабре 1812 г. по решению Инженерного департамента генерал-майор Гекель был направлен в крепость Динабург, чтобы определить ее состояние и степень нанесенного войной ущерба. Гекелю предписывалось составить опись крепостных сооружений, казенных и жилых зданий, а также собрать все сохранившиеся инструменты, строительные материалы и т.д., в том числе извлечь из-под земли то, что было закопано перед наступлением Удино. На основе собранных данных он должен был составить проект проведения восстановительных работ.
Выполнив весь объем работ, предписанный Департаментом, генерал-майор Гекель отправил донесение, в котором сказано:
«1. У Мостового прикрытия все валы разрушены. Брустверы сняты, деревянные потерны уничтожены и землею засыпаны, дощатая одежда откосов у берега, а равно и крепостной мост уничтожены; все деревянные строения и солдатские шалаши сожжены.
2. Внутри крепости, точно также, все деревянные одежды сожжены; иезуитская коллегия и костел сильно повреждены, каменная стена вокруг коллегии уничтожена; обывательские дома на так называемых «высоких домах» большей частью разорены и вещи, зарытые в землю, все вырыты и похищены.»
9 марта 1813 г. генерал-лейтенант Опперман представил царю свои предложения о необходимости энергичного продолжения строительства Динабургской крепости.
Для проведения строительных работ 12 марта 1813 г. по указу императора Александра I был учрежден особый Строительный комитет во главе с Рижским военным губернатором Паулуччи. В состав комитета, подчинявшегося Инженерному департаменту, вошли комендант крепости генерал-майор Уланов, строитель крепости Гекель и командир инженерной команды подполковник Розенмарк.
В связи с тем, что войска еще вели бои заграницей, на строительстве использовались арестанты, крестьяне-поденщики и французские военнопленные (2 100 человек). Для успешных и быстрых восстановительных работ этого было недостаточно.
Генерал-майор Гекель руководил восстановлением земляных сооружений, войсковых зданий, а также постройкой нового кирпичного завода в Калкунах.
Председатель особого Строительного комитета по Динабургской крепости князь Паулуччи 17 августа 1814 г. представил свои «соображения о постройке крепости», после чего последовало высочайшее повеление о необходимости его участия во всех обсуждениях планов проведения строительных работ в Инженерном департаменте. Совместно с Департаментом были разработаны меры по обеспечению безопасности крепостных укреплений от разрушительного воздействия наводнений. При активном участии маркиза Паулуччи было принято и такое важное решение, как размер крепостной эспланады, которая была увеличена от 130 саженей до 150. В крепости широко развернулись строительные работы.

2 апреля 1816 г. во время ледохода произошло сильное наводнение, которое разрушило часть начатых строительных объектов и нанесло убыток 129 423 рубля. Это привело к значительному замедлению строительных работ, запланированных на этот год.
9 декабря 1816 г. маркиз Паулуччи вышел из состава Строительного комитета Динабургской крепости. В состав нового комитета вошли комендант, командир инженерной команды и высшие чины крепости. Главной задачей комитета было обеспечение выгодных поставок строительных материалов, наем строительных рабочих, а также содействие успешному выполнению строительных работ.

Строительство крепостных сооружений требовало большого количества материалов, которые дешевле и быстрее было доставлять по реке. По царскому указу от 31 марта 1817 г. было начато строительство порта для речных судов и огромных плотов, подвозивших грузы для возведения укреплений. Через год берега реки связал новый мост, что облегчило снабжение крепости строительными материалами.
К 1818 г. по проекту генерал-майора Гекеля полностью было построено предмостное укрепление, а в цитадели закончены главный вал, пороховые погреба, комендантское управление, генеральский дом, несколько жилых домов для офицеров, Николаевские казармы на два батальона пехоты, гауптвахта и 5 караулен. Местность внутри крепости была разделена на 20 кварталов, предназначенных для застройки, причем на ее территории и можно было возводить только каменные здания. В это же время крепость была вооружена артиллерией: было установлено 160 чугунных пушек, 6 мортир и 15 единорогов.
19 сентября 1818 г. в Динабург прибыл император Александр I, который осмотрел строительство, прилегающую эспланаду и утвердил план форштадтов.
В 1819 г. произошла смена Строителя крепости: генерал-майор Гекель получил новое назначение и с 17 августа 1819 г. Строителем крепости был назначен начальник Рижской инженерной команды инженер-полковник Клименко.
Объем строительных работ, запланированный на 1819 г., был большим и предусматривал строительство зданий, казематов и хозяйственных построек. Было продолжено и строительства порта, хотя основное внимание было уделено оборонительной системе. Строительные работы 1819 г. обошлись царской казне в 1 миллион рублей.

Новый Строитель крепости в своей работе придерживался разработанных ранее планов, но в тоже время считал необходимым внести изменения в ход строительных работ: построить новые оборонительные укрепления, укрепить главный вал крепости мощной гранитной облицовкой – эскарпом.

Эскарповая стена строилась 8 лет. 15-16 ноября 1820 г. состоялось первое испытание ее на прочность. С расстояния 72 сажен (140 метров) тремя пушками большого калибра было произведено 14 выстрелов в одно и то же место. Повреждения имели чисто внешний характер, обрушения не произошло. Поэтому решено было продолжить укрепление главного вала и сооружений крепости гранитными блоками по всей его длине, протяженностью 5 154 метра. Согласно проекту, строительные работы были закончены в 1827 г., о чем свидетельствует гранитная плита, установленная на главном валу со стороны реки.

В 1820 г. Инженерный департамент впервые прислал Строителю крепости цемент и инструкцию о его использовании, однако из-за дороговизны этот материал не нашел широкого применения. С его помощью были сооружены только стены северо-восточного форта. Остальные работы были проведены с применением известкового раствора. По мнению специалистов, в известковый раствор добавлялся яичный белок.
При сооружении крепостных сооружений было использовано немало смелых инженерных решений и строительных новшеств. Так, чтобы избежать смыва почвы с валов крепости из-за частых дождей (в Латгалии зафиксировано в среднем 260 ненастных дней в году) на глубине 1,5-2 метров были проложены листы дорогостоящего цинка, обеспечивавшие отвод воды через специальные каменные стоки, вмонтированные в стены на их внешней поверхности.

Одновременно со строительством эскарповых стен в 1821-1822 гг. было начато строительство четырех монументальных крепостных ворот, получивших наименование Александровских, Константиновских, Николаевских и Михайловских.

Фасады Николаевских и Михайловских ворот сооружались по образцу ворот форта Франца в Прусской крепости Кобленц. Впоследствии, когда через Динабург был проложен Венский тракт, Николаевские ворота стали парадными, о чем свидетельствует их торжественная архитектура и расположение двухэтажного здания бывшей кордегардии (центрального караульного помещения).

Несколько позже парадными стали Михайловские ворота. Особой красотой отличались Константиновские ворота, разрушенные уже в советское время. Перед каждыми воротами были выстроены еще по двое барьерных (внутренних) ворот и по три разборных деревянных моста. Над воротами висели иконы святых. Вход украшали императорские орлы, чугунные алебарды (боевые обоюдоострые топоры), на специальных подставках крепились декоративные пушечные ядра с фитилями.
Успехи в строительстве крепостных сооружений и проведении каменных работ были высоко оценены генерал-майором Инженерного департамента Опперманом, который в 1821 г. побывал в Динабурге.
9 мая 1822 г. Александр I посетил Динабургскую крепость и одобрил ряд новых усовершенствований по усилению обороны.

В 1823 г. для ускорения темпов строительства в крепость были направлены дополнительные армейские батальоны в количестве 12 пехотных и 3 инженерно-строительных батальонов.
В сентябре 1823 г. инженер-полковник Клименко получил распоряжение о подробной съемке местности в окрестностях Динабургской крепости. 30 ноября 1823 г. план и описание местности были представлены в Инженерный департамент. Впоследствии он лег в основу разработки плана застройки Динабурга.
В конце 1824 г. в крепость с инспекторской проверкой приезжали генерал-инспектор полковник Фельдман и архитектор Штауберт, которые осмотрели все строительные объекты, созданные в 1823-1824 гг. По итогам проверки было составлено донесение, в котором указывалось, что «несмотря на разные затруднения при работах, таковыя постоянно совершенствуются и настоящее время не могут сравниться с лучшими подобными иностранными работами, а даже по всей справедливости могут быть предпочтены им».
В августе 1825 г. крепость осматривал генерал-лейтенант Опперман. В своем докладе генерал-инспектору он сообщал, «что кладка каменных стен и сводов настолько хороша, что лучшей и требовать нельзя» и что «способы построек эскарпов усовершенствовались до того, что дальнейшего усовершенствования и не требуется». Столь же высокую оценку заслужили строители крепости и от великого князя Николая Павловича, который с 1 по 8 сентября пребывал в Динабурге.

Строительство крепости обусловило и появление новых жилых массивов рядом с ней. 4 февраля 1826 г. был утвержден план застройки форштадтов Динабургской крепости, и многие жители должны были перенести свои дома на вновь выделенные участки. Это положило начало Новому Форштадту, ныне центру города. Беднейшим обывателям для переезда и перевоза домов был выделен беспроцентный кредит на десять лет в размере 50 тысяч рублей.
Изменение в жизнь города и крепости внес и сенатский указ от 16 июля 1826 г., согласно которому главный Венский дорожный тракт вместо Друи стал проходить через Динабург. Во время поездок в Европу царские особы проезжали теперь через Динабург. Для них на третьем этаже комендантского дома был оборудован так называемый «Путевой дворец» для отдыха от утомительного путешествия в карете.

С 22 по 25 октября 1827 г. Российский император Николай I находился в Динабургской крепости. Он был удовлетворен ходом строительных работ и внес лишь несколько замечаний, которые Строитель крепости должен был выполнить в следующем строительном сезоне 1828 г.
К 1827 г. возникли трудности с поставкой камня для облицовки эскарпа, нужно было искать новые каменоломни с качественным гранитом. Вскоре было решено брать камень для строительства Динабургской и Рижской крепостей с острова Сааремаа.
В конце 1827 г. из крепостных оборонительных сооружений были построены главный вал от 1-ого куртин-люнета до 7-ого бастиона, 5 куртин-люнетов; гласис, насыпанный вокруг всей крепости на полную высоту и половину ширины, один равелин без каменного эскарпа и 2 редюита.

В самой крепости в это время были три трехэтажных казармы на 500 человек, комендантский дом с царскими покоями, три дома для офицеров, госпиталь на 500 человек, острог на 400 арестантов и провиантский склад на 1 256 тонн запасов.
В течение ряда лет продолжалась и перестройка зданий внутри крепости. В ее центре возвышался православный собор, перестроенный из иезуитского костела и освященный во имя Рождества Христова. К нему примыкали деревянные дома для церковнослужителей. В 1827 г. крепостной собор перешел в ведение обер-священника армии и флота. В 1828 г. он был перестроен в военную соборную церковь.

Мостовое укрепление в это время состояло из 3 земляных фронтов, бастионы которых имели сомкнутые горжи.

Начало нового строительного сезона в 1829 г. было сорвано стихийным бедствием – наводнением. Наводнения крайне затрудняли строительство крепости. Особенно разрушительными были наводнения в апреле 1816 и 1829 гг. В апреле 1829 г. вода поднялась более чем на 8 метров. Нижние этажи в крепости оказались под водой, была повреждена насыпь почти на всей территории крепости. Гласис и крутости насыпей почти во всей крепости оказались сильно поврежденными водою, мосты снесены. Напором льда многие деревянные сооружения были разломаны. Для спасения тонущих из крепости были отправлены два баркаса. Был затоплен и Большой Форштадт (ныне центр города). Убытки, причиненные казне этим наводнением, были огромны.
Наводнение заставило заняться серьезной разработкой мер защиты крепости от весенних паводков. Еще в 1821 г. император дал распоряжение Департаменту путей сообщений разработать способ защиты Динабургской крепости от наводнений, но дело продвигалось медленно. Инженерами департамента было внесено много различных предложений, вплоть до изменения русла реки Двины, но все предлагаемые проекты были слишком дороги и трудно выполнимы. И только сильнейшее наводнение 1829 г. ускорило решение проблемы.
18 ноября 1830 г. в Инженерный департамент поступил проект из Главного Управления путей сообщений, составленный молодым военным специалистом капитаном Корпуса путей сообщений Павлом Петровичем Мельниковым.
Проект назывался «Записка о причинах наводнений реки Западная Двина и о способе предотвращения от вредного влияния оных – города Динабурга». Капитан Мельников проанализировал многолетние сведения о колебаниях уровня воды в Двине в разное время года, изучил причины ледяных заторов, после чего пришел к выводу о возможности избавления города от наводнений. Главной идеей проекта было не снижение уровня воды в реке, что привело бы к ухудшению условий сплава и судоходства по Двине, которая в ту пору была важной транспортной артерией, а сооружение земляной плотины (дамбы) на правом берегу. Дамба по направлению к городу должна была начинаться у 7-ого бастиона и, обогнув форштадты, упиралась бы в возвышенность (где ныне Новое Строение); вторая часть шла по направлению к Погулянке, отходя от 1-ого бастиона и простираясь вниз по течению реки до высот за лагерными полковыми бараками.
Для спуска дождевой и снеговой воды, которая могла накапливаться в замкнутом дамбой бассейне, предполагалось построить у устьев речки Шуницы и ручья за лагерными бараками два водоспуска (шлюза). Проект имел еще одно достоинство: дамба повышала обороноспособность крепости (у прибрежных фортов одновременно с постройкой дамбы производили насыпку гласиса на полную высоту и ширину). Сама дамба в случае наводнения могла служить также хорошей и безопасной дорогой для сообщения с левым берегом Двины.
Проект капитана Мельникова был отправлен на отзыв генерал-майору Клименко, который одобрил проект и считал, что для его осуществления даже не нужно будет вносить изменения в оборонительную систему Динабургской крепости. Однако осуществление проекта было отложено в связи с политическими событиями в России.
В середине ноября 1830 г. вспыхнуло восстание польской шляхты против русского правления. В связи с этим Николай I приказал срочно довооружить Динабургскую крепость. В крепость были доставлены 80 орудий крепостной артиллерии и 20 полевых пушек. К 600 пудам находящегося на хранении пороха было доставлено еще 2 000 пудов. Крепостной караул был доведен до штата военного времени и составлял весьма внушительную цифру: 18 унтер-офицеров и 273 рядовых.
По царскому указу от 21 августа 1831 г. инженеры приступили к разработке проекта и сметы для постройки к крепости артиллерийского арсенала.

Место для арсенала было определено у Михайловских ворот. Он должен был вмещать в себя все, что необходимо для Динабургской крепости и гарнизона. На самых тяжелых, изнурительных работах использовался труд пленных поляков. 12 января 1832 г. военное положение в связи с событиями в Польше было отменено.
В 1833 г. завершилось строительство главной части крепости с 4-мя бастионами и фортификационными сооружениями, защищающими ее от артиллерийского и оружейного огня. По этому случаю ожидалось прибытие императора Николая I для торжественного освящения крепости.
По распоряжению Инженерного департамента в Санкт- Петербурге были изготовлены штандарт и кейзер-флаги (воскресный и повседневный). Флагшток был установлен на 8-ом бастионе, поднятие флага должно было состояться в день освящения крепости в присутствии императора Николая I.
21 мая 1833 г. состоялось официальная церемония торжественного освящения и открытия крепости. Царь Николай I и высшее духовенство России после молебна в крепостном соборе совершили крестный ход по главному валу, в ходе которого был освящен поднятый крепостной флаг и окроплены святой водой войска, построенные вдоль вала. Впоследствии, крестный ход по главному валу стал проводиться в день Пятидесятницы ежегодно.
Несмотря на то, что официальное открытие крепости состоялось, многие внешние укрепления еще не были достроены. Только в 1833 г. приступили к осуществлению проекта капитана Мельникова по защите Динабурга от наводнений. 27 апреля 1833 г. императором был утвержден этот проект и начались долгожданные строительные работы.
Строительство дамбы было затруднено наводнениями, особенно в 1837 г., когда снова был затоплен весь город. Ее сооружение было завершено в 1841 г. Дамба имела протяженность около 7 километров, высота насыпи составляла от 420 до 640 сантиметров. На ее верхнем участке было устроено шоссе, включенное в Петербургско-Ковенский тракт. Позднее на обочинах шоссе посадили деревья, а по обеим сторонам установили деревянные перила. Дамба стала достопримечательностью города. Вдоль нее начали строить дома – так образовалась Шоссейная улица (ныне 18 Новембра), ставшая парадным въездом в город. Долгое время дамба называлась Николаевской, т.к. была сооружена по указу Николая I.

Главным достоинством дамбы вплоть до наших дней является ее безупречная защита города от наводнений. Расчеты капитана Мельникова были столь точны, что более чем за полтора века она ни разу не подвела, всегда надежно охраняя центральную часть города. Самый суровый экзамен на прочность дамба выдержала 10 апреля 1922 г. во время крупнейшего наводнения в истории Даугавпилса, когда уровень воды поднялся на 10 метров 62 сантиметра.
По разработанному в 1836 г. плану строительства Динабургской крепости, работы должны были быть завершены в 1847 г. Строительство шло усиленными темпами под непосредственным контролем самого императора, который часто посещал Динабург.
В 1837 г. было составлено «Обозрение состояния крепости сравнительно с состоянием ея в 1827 году». В 1837 г. крепость состояла из главного вала со всеми куртин-люнетами, четырех бастионов, одного люнета, контр-гарда и казематированного редюита, построенного по проекту 1825 г.
В мостовом укреплении в этом году была построена двухэтажная оборонительная казарма с 142 казематами для размещения целого батальона со штабом и всем необходимым запасом, а также три капонира.
В основной части крепости за 10-летний период (1827-1837гг.) были построены: один генеральский дом, два офицерских, провиантский магазин, артиллерийский арсенал с мастерскими, два пороховых погреба, расширен госпиталь до 900 человек вместе с принадлежащими ему службами.
15 июня 1838 г. Николай I при очередном осмотре строящихся сооружений приказал обратить «особое внимание на правильность и чистоту кирпичной кладки, чтобы вертикальные швы были один против другого, а пяты сводов образовывали более правильную кривую». Приказ императора строго выполнялся, правильность и красота сводов в казематированных и жилых помещениях восхищает и сейчас.

Строительство крепости и новой шоссейной дороги Петербург-Варшава, которая прошла через Динабург, придало городу большую значимость и авторитет, сказалось на росте численности населения: если в 1825 г. здесь проживало 2 885 человек, то к 1840 г. – уже 11 361. Увеличение числа жителей, оживление торговли, появление заводов привели к расширению границ города и активному строительству. В 1839 г. царем был утвержден план застройки Большого, Малого и Старого форштадтов, а также детальный план гостиного двора. Жилые дома стали строить по утвержденным планам и с фасадами определенного вида.

В 1840 г. по распоряжению императора Виленская Комиссариатская комиссия, ведавшая всеми видами снабжения военного округа, была переведена в Динабург. Для нее были специально подобраны и переоборудованы помещения на территории крепости. Все эти работы были завершены к октябрю 1842 г.
В этом же 1840 г. Николай I поставил задачу Инженерному департаменту подготовить проект моста через Двину с «более широкой настилкой и чтобы вместо веревочных - перила были сделаны деревянные». Такой проект моста через Двину со спусками и пристанями у мостового укрепления был утвержден в августе 1840 г. Средства для проведения строительных работ должны были выделить Ведомство путей сообщений и Инженерный департамент. Постройка наплавного моста была закончена 10 мая 1843 г. По решению Инженерного департамента осенью он должен был раззведен не ранее 25 октября.
С 9 мая 1841 г. должность Строителя Динабургской крепости была упразднена, а надзор за строительством был возложен на командира Лифляндского Инженерного округа. 25 марта 1841 г. управление округа было переведено из Риги в Динабург. В этом же году изменения коснулись и Динабургского военного госпиталя. С 20 октября 1841 г. он был переведен из госпиталя 4-го класса в 3-й класс, с уменьшением в нем числа палат и служащих чиновников.

В 1843 г. Динабургский комендант обратился в Инженерный департамент с ходатайством о замощении в крепости улиц и устройстве подземных водосточных труб, т.к. топкий болотистый грунт не давал возможности содержать улицы и площади в надлежащем порядке. Вопрос был решен положительно. Дополнения в проект были внесены самим императором, который пожелал, чтобы все улицы, а также дворы офицерских домов были замощены булыжником. Дворы солдатских казарм для удобства проведения учений было решено вымостить гравием в виде шоссе. Мостовая рядом с обывательскими домами стоила владельцу определенной суммы денег и замащивалась с его согласия. Работы по замощению улиц в Динабургской крепости были завершены в 1857 г.
В 1844 и 1845 гг. во время посещения крепости император делал свои замечания по ходу ведения строительных работ, вносил изменения. Особое внимание в 1845 г. Николай I обратил на расшивку швов эскарповых стен и выпадение цементного раствора из тех, которые весной долго находились под водой. Инженерному департаменту было приказано найти способ бороться с влагой, проникающей внутрь помещений.
Самое высокое качество среди строительных материалов оказалось у цемента, который был использован при строительстве стен 5-го полигона. Военный совет крепости запросил у Инженерного департамента состав цемента и объяснение, почему при сооружениях других полигонов он не использовался. 7 мая 1846 г. был получен ответ, в котором сообщалось, что при строительстве крепости использовался цемент одного состава, но прочность его не везде оказалась одинакова, т.к. температура и влажность в разных сооружениях не являлись постоянными.
Цемент для кладки фундаментов и расшивки швов составлялся из выжженной извести, толченого кирпича и песка (гранта) в разных пропорциях. Этот материал использовался при строительстве Динабургской крепости только для кладки фундаментов эскарповых стен, а также расшивки лицевых швов стен, сложенных на известковом растворе.
26 мая 1846 г. последовало указание императора произвести расшивку эскарповых стен, из которых выпал цементный раствор. Этот приказ был выполнен. Уже к 15 октября 1846 г. Динабургская крепость была готова к установке артиллерийский орудий. Строительство крепости затянулось на многие десятилетия. Царское правительство постоянно держало под контролем производимые в ней работы. Об этом свидетельствует такой факт, что в течение 5 лет (1846-1851 гг.) сам император инспектировал Динабургскую крепость 13 раз.
Однако работам не было видно конца. При осмотре крепости 31 мая 1851 г. Николай I отметил «опрятное содержание крепости и хорошее качество работ», но и высказал пожелание по возможности ускорить их ход и добавил: «Динабургская крепость строится при мне уже 31 год. Я желал бы, чтобы она была окончена при моей жизни. Но вряд ли я доживу до этого». Царь оказался прав. Работы продолжались еще 27 лет.
В очередной свой приезд, 3 июня 1852 г., он осматривал 1-ю бригаду 3-й Гренадерской дивизии и 3-ю Гренадерскую артиллерийскую бригаду, расположенные в лагерях близ крепости, а затем и строительные работы, проводимые в крепости в этот полевой сезон. При этом осмотре он вновь сказал: «Да, в Динабурге еще много работы, а мне хотелось бы окончить эту крепость».
По распоряжению Военного Министра в крепости должен был храниться шестимесячный запас продовольствия.
К 1854 г. много сооружений из утвержденного плана строительства крепости не было еще построено: две оборонительные башни у 1-го и 6-го полигонов, гласис перед 1-м, 2-м, 3-м, и 5-м контр-гардами; вал и брустверы 6-го контр-гарда были доведены до половины высоты и т.д.
В 1855 г. по указу императора Александра II произошло изменение в подчинении крепости, и она перешла в ведение Командира Балтийского корпуса.
С 19 по 20 апреля 1857 г. Динабургскую крепость инспектировал генерал-инспектор по инженерной части великий князь Николай Николаевич. Им были осмотрены воинские строения, крепостные верки, склады, пороховые погреба, а также инженерный арсенал и крепостной острог. Побывав на 2-ом и 5-ом контр-гардах и наблюдая за обтесыванием камня для амбразур, насыпкой земли Санкт-Петербурго-Варшавской железной дороги, генерал-инспектор остался доволен увиденным.
В последующие годы император Александр II неоднократно посещал Динабургскую крепость, путешествуя в Европу.