Το κάστρο της Μύρινας ή "η πόλη του Κάστρου" βρίσκεται σε εξαιρετική θέση δυτικά της ομώνυμης πόλης και αποτελεί ένα από τα πιο καλοδιατηρημένα κάστρα του Αιγαίου πελάγους. Η Μύρινα κατοικήθηκε από τη νεολιθική εποχή. Διατηρεί στο βράχο του κάστρου τις λαξευμένες οικίες των πρώτων κατοίκων της και ένα τμήμα των κυκλώπειων πελασγικών τειχών, στα νότια της πρώτης πύλης του γενουατικού κάστρου. Το οικοδομικό υλικό των προϊστορικών τειχών χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια από τους Φράγκους και τους Τούρκους στην κατασκευή άλλων κτηρίων. Οι βυζαντινοί έκτισαν το 1186, επί αυτοκρατορίας Ανδρόνικου Α' Κομνηνού, ένα μικρό αλλά ισχυρό κάστρο από το οποίο όμως σώζονται ελάχιστα στοιχεία. Την περίοδο της Φραγκοκρατίας επισκευές πραγματοποιήθηκαν από τον Filocalo Paolo Navigaioso, Μέγα Ναύαρχο της Ρωμανίας, κατά τα έτη 1207-1214. Για την φάση αυτή των επισκευών μας ενημερώνει μια εντοιχισμένη στην κύρια πύλη του κάστρου μαρμάρινη πλάκα με το λιοντάρι της Βενετίας. Μετά το 13ο αι. το ενετικό κάστρο ονομάστηκε και Παλαιόκαστρο.

Το κάστρο είναι κτισμένο σε βραχώδη και απόκρημνη χερσόνησο και επικοινωνεί με την ξηρά μόνο από τα ανατολικά. Από τις δύο πλευρές του στενού ισθμού που συνδέει τη χερσόνησο με τη στεριά διαμορφώνεται λιμάνι. Το βορινό συνορεύει με την Ελληνική συνοικία (Ρωμαίικος γιαλός) και το νότιο με την Τούρκικη (Τούρκικος γιαλός).

Το κάστρο καταλαμβάνει συνολική επιφάνεια 90 περίπου στρεμμάτων με μήκος τειχών 3.080 μ. Διαμορφώνεται με εξωτερικό και εσωτερικό περίβολο. Ο εξωτερικός περίβολος μαζί με το βραχώδες έδαφος αποτελούν ένα ψηλό και αδιαπέραστο τείχος. Ο εσωτερικός περίβολος που είναι μεταγενέστερος διαιρεί το κάστρο σε δύο τμήματα το νότιο (ψηλότερα) και το βόρειο (χαμηλότερα). Η κύρια πύλη του κάστρου οδηγεί στο νότιο τμήμα του. Μια δεύτερη πύλη οδηγεί στο βόρειο τμήμα ενώ μια τρίτη, μικρών διαστάσεων, έχει εντοπιστεί στο δυτικό περίβολο. Ο περίβολος αποτελείται από 14 πύργους με αντίστοιχα μεταπύργια διαστήματα. Οι περισσότεροι είναι κυκλικοί ή πεταλόσχημοι και χρονολογούνται με σχετική ασφάλεια στην οθωμανική φάση του κάστρου. Υπάρχουν ωστόσο παραδείγματα ορθογωνικών και παραγωνικών πύργων.

Τα τείχη του κάστρου είναι κυρίως κτισμένα με ηφαιστιογενή πετρώματα που είναι και χαρακτηριστικά του εδάφους του νησιού. Ορισμένα τμήματα είναι κατασκευασμένα από ψαμμίτες και μάργες. Έχουν χρησιμοποιηθεί κονιάματα με αδρανές υλικό από πυριτική άμμο. Το χώμα πλήρωσης του εσωτερικού της τοιχοποιίας είναι αργιλώδες με χαμηλή πλαστικότητα χωρίς ιδιαίτερη συνοχή.

Στο εσωτερικό του κάστρου υπάρχουν διάσπαρτα ερείπια πολλών κτισμάτων, σπηλιές και υπόσκαφα. Σε αυτά οδηγούσε το κεντρικό λιθόστρωτο μονοπάτι και μια σειρά άλλων μονοπατιών που διακλαδίζονται στο χώρο. Ανάμεσα στα ερείπια που έχουν διατηρηθεί μέχρι σήμερα διακρίνουμε κτήρια διοίκησης, και διαμονής της οθωμανικής φρουράς (π.χ. στρατώνας), αποθηκευτικούς χώρους, συγκροτήματα δεξαμενών, μία πυριτιδαποθήκη, ένα τζαμί κ.α.

Η σημερινή μορφή του κάστρου είναι αποτέλεσμα πολλών οικοδομικών φάσεων από τις οποίες άλλες είναι αναγνωρίσιμες ενώ άλλες χρειάζονται μελέτη και ανασκαφική έρευνα για να ταυτιστούν. Στο συμπέρασμα αυτό οδηγεί η παρατήρηση των πύργων και της τοιχοδομίας του. Το μεσαιωνικό κάστρο των Navigaiosi δεν είναι πια άμεσα ορατό. Τα περισσότερα στοιχεία του ανάγονται στην περίοδο των Γατελούζων (τόσο οι περιηγητές όσο και τούρκικες πηγές αναφέρονται σε αυτό ως Γενοβέζικο) αλλά κυρίως στις εκτεταμένες επισκευές και διαμορφώσεις που πραγματοποίησαν οι Οθωμανοί κατά την μακροχρόνια κατοχή του από το 1479 και εξής.