Першою великою спорудою міста був замок, побудований на високому лівому березі Південного Бугу. Місцевість тут з трьох боків оточували круті неприступні схили. З четвертого пологого боку замок укріпили глибоким ровом. Площа замку становила 1100 кв. м. Складався він з комплексу споруд. Стіни були подвійні, зроблені з дерева, простір між ними засипаний землею. Над стінами підносилося шість башт з бійницями. В'їжджали до фортеці через підйомний міст. Навколо неї тулилися малі дерев'яні будинки міської бідноти. Для оборони міста в замку утримували гарнізон.
У перші десятиліття існування Вінниці її мешканці займалися землеробством, тваринництвом, бджільництвом, полюванням і рибальством. Пізніше почали розвиватися ремесло й торгівля. В середині XVI ст. у місті вже жили ремісники багатьох спеціальностей. Свої цехи мали ювеліри, ковалі, лучники, гончарі, шевці, кравці, кушніри, бондарі, пивовари та ін. В місті виробляли селітру та порох, розвивалося млинарство та винокуріння. 1545 року у Вінниці числилося 273 будинки, а через сім років їх уже було 429[1]. В місті 1552 року працювали 2 водяні млини, було 42 корчми.
З розвитком сільського господарства та ремесла пожвавлювалася торгівля. В середині XVI ст. Вінниця стає одним із значних торговельних центрів України. З навколишніх сіл сюди привозили зерно, худобу та інші сільськогосподарські продукти. На ярмарку продавали вироби із заліза, міді, тканини, кожухи, взуття, килими, гончарні та ювелірні предмети. До Вінниці доставляли свої товари ремісники з Києва та інших міст. Через Вінницю йшли торгові шляхи до Чорноморського узбережжя, на Волощину й Туреччину. Розвиток ремесла й торгівлі сприяв швидкому зростанню населення й забудові міста.
Значною перешкодою у розвитку Вінниці були міжусобні війни у Литовському князівстві й напади зовнішніх ворогів. З 1400 до 1569 року Вінниця зазнала 30 великих нападів татар[2]. Чужинці грабували й руйнували місто, а значну частину населення, насамперед молодих чоловіків і жінок, забирали в ясир. Для укріплення Вінниці в 1558 році збудували нову фортецю на острові Кемпа Південного Бугу.[3] Після спорудження цієї фортеці на правому березі річки виникає «Нове місто», а за лівобережним районом закріплюється назва «Старе місто».
Вінницькій бідноті доводилося вести боротьбу і з панівною верхівкою, яка дедалі посилювала феодальні утиски. Вінничани змушені були нерідко братися до зброї. Велике повстання міської бідноти відбулося 1541 року. Повсталі утопили шляхтича Богуша Слупицю, а в старости Семена Пронського відібрали майно. Повстання набрало такого загрозливого характеру, що волинський маршалок Федір Сангушко закликав місцевих феодалів негайно виступити на його придушення. Шляхта вирішила умовити вінницьких міщан припинити виступ, і з свого боку пішла на деякі поступки. Пізніше найактивніші учасники цього повстання за вироком королівського суду були «скарані на горло». Але це не залякало вінничан. Вони енергійно добивалися самоврядування і, насамперед, виборного війта та незалежного від старости міського суду[4]. В 1560 році мешканці обрали війтом жителя міста Яцька Палагенка. Але цей своєрідний виступ був придушений, виборного старосту посадили у замкову в'язницю, а згодом стратили. В наступні десятиріччя класова боротьба набрала ще більшого розмаху. Після Люблінської унії Вінниця потрапила під владу Польщі. Польські магнати і шляхта посилюють експлуатацію народних мас, жорстоко розправляються з учасниками заворушень. Але й за цих важких умов Вінниця продовжує розвиватись як економічний і культурний осередок. Вона була повітовим містом, а з 1598 року стала центром Брацлавського воєводства.
