En el interior de las murallas (al sur el Baluarte de Santa María, construido entre el siglo XVI y principios del XVII; al norte el Baluarte de las Islas, construido en el siglo XVI) se crearon habitaciones para ser utilizadas como almacenes y caballerizas; Numerosas cisternas, distribuidas en varias zonas, se utilizaban para el abastecimiento de agua tanto a civiles como a soldados. Mientras tanto, quizás ya en la época aragonesa, se había iniciado un éxodo imparable fuera de las murallas, en dirección a la villa y a la parte baja de la ciudad. La construcción de la Antigua Catedral data de 1608, que se construyó dentro de las murallas españolas, como un intento de los virreyes de detener el movimiento de la población hacia el exterior. El antiguo monasterio benedictino y el monasterio del Santo Salvador, cuya construcción comenzó en 1616, se encuentra en el sitio de otros edificios cuyo uso se desconoce. En 1778, según las crónicas de la época, un incendio, probablemente de origen provocado, destruyó el Ayuntamiento que se alzaba frente a la Antigua Catedral. Como resultado de este incidente, los habitantes civiles abandonaron la ciudadela para siempre. En 1718 los españoles, habiendo perdido la mayor parte de su poder, en un intento de reconquistar Sicilia, sitiaron Milazzo durante 219 días, causando un gran número de víctimas, sin obtener el resultado deseado. En 1734 comenzó la dominación borbónica que, aparte del breve interludio británico entre 1806 y 1815, duraría hasta 1860.