Временные батареи не смогли бы долго противостоять стихии. Поэтому в 1863 г. по приказу Э.И. Тотлебена инженер-полковник К.Я. Зверев начал перестраивать батареи Северного фарватера в постоянные, в камне. Батареи строились по типовому проекту, несколько отличаясь размерами и количеством артиллерии. Старые батареи разбирались, ряжевые основания увеличивались по площади и укреплялись шпунтовыми сваями. По всему периметру остров батареи одевали в каменную стенку со скосом в сторону моря. Кладка камней «насухо» быстро приходила в негодность, и в последующем камни клались только на растворе. На каждом острове возводилось по три-четыре каземата из кирпича с обваловкой землей. Фронтальная стенка, куда выходили амбразуры, одевалась гранитными блоками. Каждый такой каземат имел два помещения для орудий, между которыми располагался пороховой погреб. В подвальном этаже располагались запасные пороховые погреба. Казематы опирались через фундаменты и свайное основание не на остров, а на дно залива. В 1865 г. приступили к постройке двух новых батарей. Их расположили между батареями № 7 и 8 и между № 8 и 9. В плане эти батареи были «подковообразного начертания», как и все остальные, но в горже имели своеобразный выступ в виде каре, где построили казематированные казармы для личного состава. К казарме примыкали еще два крыла казематированных построек для орудий, способных фланкировать основное сооружение при прорыве кораблей противника между соседними батареями. Ведь, как уже упоминалось, орудия, установленные в казематах, имели незначительный угол горизонтального обстрела, ограниченный размерами амбразуры. Но эти два форта имеют ни с чем не сравнимый облик: богато украшенные фасады в лучших традициях питерского классицизма; гранитные цоколи и карнизы, украшенные резными фронтонами с цельными гранитными шарами; лопатки, пилястры и рустовка фасадов дополняют, вернее дополняли, картину.
К 1868 г. основные работы по батареям были завершены. Но через девять лет работы пришлось продолжить в связи с появлением новых, более мощных орудий образца 1877 г. На земляных валах между казематами устраивали каменные основания под новые орудия. Из казематов убрали старые орудия, амбразуры заложили кирпичом с гранитной облицовкой, фронтальные стены казематов полностью закрыли земляными эскарпами. В основном новые форты вооружались самыми мощными на тот период береговыми 11-дюймовыми орудиями (10–12 орудий на каждом форту).
Еще в 1867 г. сменились номера фортов, которые теперь стали делиться на две группы – Южного и Северного фарватера. На Северном фарватере батареи стали выглядеть следующим образом: