戚继光认为：“须驻重兵以挡其长驱，而又乘边墙以防其出没，方为完策”（《戚少保奏议》P37）。而当时的长城守卫部队疲弱不堪，戚继光多次提议调部分戚家军北上，在谭纶的努力下，杭嘉湖参将胡守仁、署事参将李超等率3000名戚家军于隆庆三年二月到达密云郊外待命。优良的军纪，震撼了长城守兵。是年，南兵增至一万，六年增至二万，戚继光有了骨干队伍。

戚继光对各种冷热兵器进行了全面的更新改造，以最新式、最精良的武器装备自己的部队；与谭纶一起设计、制造了偏箱战车，上架火炮，堪称现代战车之雏形；建立车步骑营，创造三兵种联合作战的新战术——马背上的鸳鸯阵；撰兵书《练兵实纪》，大规模训练将士；修建边墙敌台，大大增强长城的防御能力；调整防区，部署严密防守。

大规模修建城墙敌台。自洪武初年，元廷遁北之始，明廷即开始修复长城，主要是在秦汉长城、北魏长城、北齐长城和隋长城的基础上加以修筑，并增筑烟墩、烽堠、戍堡、关隘等。但筑城的方式多数还是采取传统的夯土而筑，局部地区将土墙改为石墙，即砌石为墙。戚继光深感这样的长城在防御功能上的不足：边墙修得低薄，多以泥土夯实而成，日子一久，自然会倒塌倾圮，连续出现“岁修岁圮”的现象，并且缺乏凭险据守的堡垒，根本无法阻挡鞑靼部落的袭扰。“每年修守，每年贼入，大虏不犯则已，犯则如蹈无人之境，何也？”戚继光深深地感到：“人亦以险固，设险为虚，人何由守？”提出按高质量的要求全面修复城墙，“金汤势成，不战而屈人之兵者在是矣”（《戚少保奏议》P192）。他将在台州抗倭时修筑城防的经验运用到北方长城的加固改建上。一是修建空心敌台，将在台州抗倭时的发明——空心敌台在长城依山就势大量修建，亲自拟定筑台规则，在台州所筑敌台的基础上加以改进创新，至万历九年（1581）蓟昌二镇先后三期共建1448座空心敌台，进可攻，退可守。（《戚继光评传》P119）隆庆五年八月，时任蓟辽总督刘应节将空心敌台总结为有利于屯兵、储藏粮食弹药、居高居险等攻守之十利，其功皆属戚继光。（《戚少保年谱耆编》P313）二是加固长城，先是将城墙增高加厚，但仍感不足，万历四年（1576）起参考台州城在城墙两侧用砖石包砌增加牢固的经验，大规模用砖石包砌长城，即用经过修整的石条为基，墙体内外用青砖包砌，一直到顶，白灰勾缝，内实三合土，保障墙体坚固耐久。（《戚少保年谱耆编》P389）三是完善长城的附属设施，增建垛墙、悬眼等设施。四是墙外削偏坡、挑壕堑、挖品坑，减弱敌人的攻击能力。五是墙内建附台军营（老营）。这就构成了一个城墙高峙、敌台林立、烽堠相望、完整而坚固的防御工事体系。在张居正、谭纶等推动下，宣府、大同、太原三镇参照戚继光的范例亦全面修建辖区长城敌台。（《中国古代北方民族通论》P274，但只有部分城墙砖包城，因而保存得远不如戚继光所主持修建的山海关至居庸关段长城完好。）

为了检验修城练兵的效果，戚继光在隆庆六年（1572）十月借朝廷阅视之机，在蓟州的中心地带汤泉（今河北遵化县北）组织了16万主客兵参与的防御鞑靼骑兵入侵的演习，历时20余日，规模空前，成绩巨大。通过这次大检阅、大演习，充分展示了蓟镇守军士气之高昂，战法之精湛，防守之严密，也展示经戚继光修建的长城敌台在防御上的重要作用，是戚继光军事思想的一次成功实践。