W latach 1883–1915 Twierdza Modlin przeszła istotną rozbudowę, która przekształciła ją w nowoczesną twierdzę fortową, dostosowaną do wymogów rozwijającej się sztuki fortyfikacyjnej końca XIX i początku XX wieku. Po wcześniejszych etapach rozbudowy i modernizacji fortyfikacji bastionowych i poligonalnych, rosyjskie dowództwo podjęło decyzję o budowie rozległego pierścienia fortów ziemno-ceglanych, które miały znacznie zwiększyć obszar twierdzy i jej możliwości obronne.

Pierwszy etap tej rozbudowy, realizowany w latach 1883–1888, polegał na otoczeniu cytadeli – będącej jądrem twierdzy, zbudowanej etapami od czasów napoleońskich i modernizowanej w XIX wieku – pierścieniem ośmiu fortów. Forty te, zlokalizowane w odległości około 4-6 kilometrów od centrum, tworzyły tzw. wewnętrzny pierścień Twierdzy Modlin o obwodzie około 30 km. Były to ceglano-ziemne dzieła fortyfikacyjne, wzorowane na standardowym projekcie fortu z 1879 roku (tzw. fort „F1879”), charakteryzujące się układem zbliżonym do barkanu, z dwoma czołami, dwoma barkami i szyją, a także dwuwałową konstrukcją z wałem piechoty i wałem artylerii. Forty otoczono suchą fosą z ceglanym murem oporowym w przeciwskarpie, a u podnóża wałów powstały mury Carnota. Fosa broniona była przez kaponiery skarpowe na czole i barkach. W szyi zrealizowano ceglane koszary chronione wolnostojącymi kaponierami szyjowymi. Na wałach powstały stanowiska dla artylerii razem ze schronami pogotowia i połączone z prochowniami ukrytymi pod wałem. Większość fortów była do siebie bardzo podobna, jedynie nieliczne miały rozwiązania odbiegające od standardu. Wyjątkami są np. piętrowe koszary na forcie w Zakroczymiu; małe koszary pod wałem czołowym na forcie w Janówku, zamiast dużych koszar w szyi; kaponiera szyjowa poniżej poziomu koszar na forcie w Cybulicach.

W ramach tego pierwszego pierścienia powstało osiem fortów zlokalizowanych dookoła Nowogeorgijewska. Trzy na północ od twierdzy, broniące drogi w stronę Płońska oraz linii kolejowej. Jeden w sektorze wschodnim, między Narwią i Wisłą, przy linii kolejowej do Warszawy. Oraz cztery forty po zachodniej stronie Wisły, na pograniczu z wydmami i lasami Puszczy Kampinoskiej.

• Fort I Zakroczym
• Fort II Kosewo
• Fort III Pomiechówek
• Fort IV Janówek
• Fort V Dębina (Czosnów)
• Fot VI Nikołajewka (Czeczotki) (obecnie nieistniejący)
• Fort VII Cybulice
• Fort VIII Grochale (obecnie bardzo mocno zniszczony)

W kolejnych latach, najpierw w okresie 1894–1900, a później po roku 1909, przeprowadzono modernizację tego pierścienia fortów, wymuszoną postępem technicznym, zwłaszcza rozwojem artylerii, której siła ognia znacznie przewyższała odporność tradycyjnych ceglano-ziemnych umocnień. O ile pierwotne forty powstawały z tego samego projektu to ich modernizacja była już różna dla każdego z nich. Jako pierwsze zostały przebudowane wały, gdzie zrezygnowano z konstrukcji dwuwałowej na rzecz jednego wału dla lekkiej artylerii i piechoty. Ceglane elementy fortyfikacji zastępowano konstrukcjami betonowymi, wzmacniano stropy koszar za pomocą warstwy betonu, budowano betonowe kaponiery przeciwskarpowe zamiast kaponier skarpowych, budowano betonowe tradytory, a także zasłaniano wejścia do schronów i prochowni nowymi murami z pancernymi drzwiami. Mur oporowy zastąpiono betonową przeciwskarpą połączoną z wnętrzem fortu poterną pod fosą. Takie rozwiązania znacznie podniosły odporność fortów na ostrzał artyleryjski i zwiększyły ich zdolności obronne. Jedynie fort w Janówku nie doczekał się pełnej modernizacji i pozostał nadal obiektem ceglanym.

Równolegle do modernizacji fortów prowadzono prace porządkujące łączność wewnętrzną i zewnętrzną twierdzy, co miało kluczowe znaczenie dla sprawnego dowodzenia i logistyki. W latach 1894–1900 modernizowano także cytadelę, budując nowe obiekty zaplecza, koszary i magazyny amunicyjne (prochownie).

W pierwszej dekadzie XX wieku, w związku z kryzysem politycznym i militarnym w Europie oraz rosnącym zagrożeniem ze strony Niemiec i Austro-Węgier, a także po przegranej wojnie z Japonią, rosyjskie dowództwo wojskowe podjęło, dla wielu niezrozumiałą decyzję o likwidacji większości twierdz na terenie współczesnej Polski. W 1909 roku, na podstawie dyrektywy ministra wojny generała Władimira Suchomlinowa, zrezygnowano z utrzymywania wielu twierdz wzdłuż Wisły i Narwi (w tym fortyfikacje Warszawy), lecz Modlin postanowiono zachować i zmodernizować jako kluczowy punkt obrony.

W latach 1910–1915 realizowano plany budowy drugiego, zewnętrznego pierścienia fortów, tym razem ziemno-betonowych, które miały być wyposażone w nowoczesne pancerne wieżyczki obserwacyjne i artyleryjskie. Forty te miały być zlokalizowane w odległości 7-9 km od cytadeli, co miało zwiększyć głębokość obrony i chronić twierdzę przed ostrzałem dalekosiężnej artylerii. Budowa tych obiektów była spóźnioną odpowiedzią na gwałtowny rozwój techniki wojskowej i zmianę doktryn obronnych.

W ramach drugiego, zewnętrznego pierścienia fortów powstały forty główne i punkty oporu, częściowo połączone w grupy fortowe.

• Fort IX Grochale (obiekt nie istnieje)
• Dzieło D1 Wólka Smoszewska (punkt oporu No.1)
• Dzieło D2 Trębki Stare (punkt oporu No.2) (obiekt nie istnieje)
• Fort X Henrysin
• Dzieło D3 Tomaszówka/Strubiny (punkt oporu No.3) (obiekt nie istnieje)
• Fort XI Strubiny
• Dzieło D4 Strubiny (punkt oporu No.4)
• Fort XII Janowo
• Fort XIII Błogosławie
• Dzieło D5 Falbogi Borowe (punkt oporu No.5) (obiekt nie istnieje)
• Dzieło D6 Śniadówko (punkt oporu No.6) (obiekt nie istnieje)
• Grupa fortowa Goławice
• Fort XIV Goławice (Toruń)
• Grupa fortowa Carski Dar (fort XV)
• Fort XVI Czarnowo
• Dzieło D7 Czarnowo (punkt oporu No.7) (obiekt nie istnieje)
• Dzieło D8 Czarnowo (punkt oporu No.8)
• Fort XVI Czarnowo
• Fort XVII Góra (obiekt nie istnieje)
• Dzieło D9 - grupa Janówek
• Fort IVb - grupa Janówek
• Dzieło D10 Trzciany - grupa Janówek) (obiekt mocno zniszczony)
• Fort XVIII Suchocin (Boża Wola) (obiekt mocno zniszczony)

W odróżnieniu od fortów wewnętrznego pierścienia, nowe budowle powstawały według indywidualnych projektów. Część miała narys zbliżony do trapezu, a część do trójkąta. W większości z nich głównym elementem była obszerna podwalnia ze stanowiskami bojowymi na stropie. Fosy bronione były z kaponier przeciwskarpowych połączonych z podwalnią za pomocą poterny poprowadzonej pod fosą i wałem. W dalszym etapie miały powstać tradytory, a na końcu dopiero koszary szyjowe z kaponierami.

Do wybuchu I wojny światowej niestety większość prac budowlanych nie została zakończona. Wybudowano głównie podwalnie i kaponiery, ale nie dokończono wielu potern, nie powstały ani jedne koszary, poza umocnieniami grup fortowych w Janówku i Carskim Darze. Nie dostarczono prawie żadnych z planowanych elementów pancernych. Mimo to Twierdza Modlin stała się wówczas jednym z najnowocześniejszych kompleksów fortecznych w Europie, łączącym tradycyjną cytadelę z rozległymi pierścieniami fortów o różnej konstrukcji i przeznaczeniu. System fortyfikacji obejmował też sieć umocnień ziemnych i ukrytych stanowisk artyleryjskich, które umożliwiały skuteczną obronę i manewry obronne.

Okres 1883–1915 był czasem intensywnej rozbudowy i modernizacji Twierdzy Modlin, który przekształcił starą twierdzę bastionową w nowoczesną twierdzę fortową. Okres który zmienił umocnienia ceglane w betonowe. Ale jednocześnie był to już schyłek dawnych wielkich systemów fortyfikacji. Wojny XX wieku pokazały, że wymagania pola walki będą zupełnie inne.