İlk surların yapımına Titus Döneminde başlanmıştır. Constans I yapıyı sürdürmüş ve Justinianus yapım işini sonuçlandırmıştır.
Bir zamanlar Melitene şehrini dış etkenlere karşı koruyan surlar günümüzde oldukça harap vaziyettedir. MS. I. yy.’ın sonlarına doğru Roma İmparatoru Titus zamanında Lejyon Karargâhının (XII. Lejyon) inşası ile başlayan sur inşaatı Traianus tarafından genişletilerek devam ettirilmiştir. Constans I döneminde surun yapımını hızlandırmış, Justinianus zamanında en son şeklini almıştır. Beşgen bir plan üzerine kurulmuş olan sur oldukça harap durumdadır. Ayakta kalan parçalardaki yapı tekniği; Duvarların iç ve dış yüzü düzgün iri boyutlu taşlarla kaplanmış olup düz taşlar arası moloz taşlarla doldurularak, harç ile kaynaştırılmıştır. Sonradan yapılan tamirlerde zarar gören kısımlar kesme taşlarla takviye edilmiştir. Kayıtlara göre surun;
95 burcu ( Burcu: Savunma amaçlı kalelerde savunma etkisini arttırmak ve rahat karşı savunmaya geçebilmek adına inşa edilen kale bölümüdür)
11 kapısı olduğu anlaşılmaktadır.
Kalenin sur hendeği 1060’da genişletilmiş, 18 Eylül 1102’de Danişmentli Gümüştekin Ahmet Gazi tarafından ele geçirilen şehrin surları yeniden onarılmıştır. Evliya Çelebi Kale hakkında Seyahatname’sinde bilgi vermekte ve buradan bahsetmektedir. Evliya Çelebi'nin Malatya Kalesi Hakkında Söylediği Kısa Bir Cümle "Malatya Kalesi'ni Ermeniler elinden zorla fethedip o ay içinde deryâ gibi askerle bu Cezîre Kalesi üzerine çöküp kılıç vurarak fetheder.