Чембало займає більшу частину Кріпосної гори (Кастрон-грец.). Оборонні стіни «обіймають» гору з трьох боків, але з боку моря обрив настільки крутий, що стіна тут не потрібна.
Чембало генуезці захопили в період з 1340 до 1357 р. Заснувавши нову колонію, генуезці на вершині кручі зводять місто Св. Миколи або Верхнє місто. У ньому знаходилася адміністративна частина Чембало — консульський замок, ратуша і невелика церква. Замок консула стояв на самій вершині скелі. Це була квадратна вежа заввишки близько 15 метрів. В її підвалі було водосховище, в яке керамічними трубами подавалася вода з джерела на схилі сусідньої гори Спілія.
У цитаделі була ще одна — кругла башта, що збереглася на повну висоту. У її нижній частині теж знаходилася цистерна для води. Вище було два поверхи — другий був житловим, а на третьому розташовувався дозор. Вночі тут запалювали сильний вогонь, і вежа перетворювалася на маяк. Стіни вежі були нахилені назовні. Це протитаранний пояс, що захищав вежу від спроб проломити її стіну. Крім того, якщо з вершини вежі кинути камінь, він рикошетом з величезним прискоренням відлетить прямо в натовп тих, хто бере в облогу.
Наприкінці XIII ст. Чембало стає важливим західним форпостом Генуї в Криму. Восени 1433 р. мангупський князь Олексій захопив місто. У червні 1434 р. у фортецю увірвалися генуезці. Місто було розграбоване і зруйноване.
У 1453 р. Османська імперія захопила Константинополь і закрила чорноморські протоки для генуезьких суден. Ослаблена війнами Генуезька республіка не могла надати допомогу своїм колоніями, тому була змушена продати їх своєму головному кредитору — Банку св. Георгія. Пустивши в хід усі засоби дипломатії, генуезці домоглися дозволу султана на прохід їхніх суден через протоки. У Чембало реконструюють куртини і вежі, будують нові споруди і зміцнюють стіну Нижнього міста (або міста св. Георгія).
Нижнє місто (св. Георгія) із західного боку оточував мур з кількома вежами. Від початку, ймовірно, деякі з них були напіввежами — відкритими з боку фортеці, а під час ремонту в 1467 р. їх зробили «повними» вежами. 
Напіввежі були дешевші, і супротивник, що захопив їх, не міг використати піввежу для обстрілу оборонців у місті, бо сам перебував на видноті. Натомість вежа могла оборонятися самостійно, навіть коли противник захопив фортецю, а верх вежі закінчувався парапетом із зубцями, оборонний мур нижнього ярусу зберігся гірше і потребує реставрації, як і кріпосні вежі.
Укріплення Чембало складені з місцевого бутового каменю на дуже надійному вапняному розчині. Відомо, що під час кримського землетрусу 1927 року жоден камінь не впав зі стін Чембало. Верхнє і нижнє місто з’єднувалися муром, який доволі добре зберігся й донині.
Згідно зі статутом колонії, ухваленим 1449 року, у фортеці на службі перебувало 40 стрільців, озброєних балістами. У кожній із фортець, верхній і нижній, було по коменданту.
Консули-правителі Чембало — до 1398 року обиралися на рік з місцевої знаті, а потім стали призначатися з Генуї. У підпорядкуванні консула два скарбники (один — генуезець, інший — з місцевих жителів) і помічник-вікарій, який відповідав за суд і розправу. При консулі складалася рада з восьми старійшин і два сурмачі.
Чембало, що перебувала під загрозою нападу Феодоритів, була єдиною в Криму фортецею, озброєною гарматами. 
За статутом міста тут засновували посаду гармашара. Зате в такому малому місті не було потреби у великій кількості поліцейських (аргузіїв). У Чембало їх було всього чотири.
Над самим входом у бухту в 2001 р. розкопали залишки церкви, в якій виявлено кістниці з численними похованнями.
У наші дні у фортеці Чембало, що є філією національного заповідника «Херсонес Таврійський», ведуться археологічні розкопки.