Η Βυζαντινή Ακρόπολη κτίστηκε σε αρχαίο φρούριο που υπεράσπιζε την πόλη τον Ζ΄και ΣΤ΄π.χ. αιώνα.
Κατά τη Βυζαντινή εποχή μνημονεύεται σε πολλά χρυσόβουλα (αυτοκρατορικά διατάγματα) των διαφόρων βυζαντινών αυτοκρατόρων ως «Κάστρο». Με την πάροδο όμως του χρόνου η λέξη «κάστρο» κατέληξε να σημαίνει ολόκληρη την πόλη. Γι΄αυτό μέχρι τις αρχές του αιώνα μας οι Σερραίοι ονομάζονταν από τους κατοίκους των γύρω χωριών «Καστρινοί». Από τη Φραγκική κατάκτηση και πέρα επικράτησε για την Ακρόπολη η ονομασία «Καστέλι», που διατηρήθηκε μέχρι τα χρόνια της Τουρκοκρατίας. Οι Τούρκοι την ονόμαζαν «Μπας Κουλέ» (κεφαλόπυργο) πιθανά από το μεγάλο πύργο της δυτικής πλευράς. Από το τουρκικό αυτό όνομα, προήλθε και η σημερινή ονομασία «ΚΟΥΛΑΣ» (πύργος).
Η Ακρόπολη τα βυζαντινά χρόνια περιβάλλονταν από ισχυρό τείχος με ατρακτοειδές σχήμα, που εκτεινόταν από τη Δύση προς την Ανατολή. Περιέκλειε στο εσωτερικό του τα διάφορα βυζαντινά κτίρια, δηλαδή τις κατοικίες των εκάστοτε διοικητών και λοιπών αξιωματούχων του κράτους. Στην Ακρόπολη διέμενε ο διορισμένος από τη βυζαντινή αρχή φρούραρχος, που ονομάζονταν «καστροφύλακας». Γνωστός καστροφύλακας είναι ο Λέων ο Αζανίτης, που προσυπογράφει σε χρυσόβουλα του πρώτου μισού του 14ου αιώνα.
Το τείχος της Ακρόπολης, κατά τον Τούρκο περιηγητή Εβλιά Τσελεμπή, είχε δυο πύλες, από τις οποίες η μια βρισκόταν στην ανατολική και η άλλη στη δυτική άκρη του, πολύ κοντά στους αντίστοιχους πύργους. Ίχνη της δεύτερης πύλης διακρίνονται μέχρι και σήμερα κοντά στο μεγάλο πύργο της δυτικής πλευράς. Υψηλοί και ισχυροί πύργοι ενίσχυαν, όπως ήταν φυσικό, την αμυντική δύναμη του τείχους, από τους οποίους διασώθηκε μόνο ο ισχυρός και μεγαλοπρεπής πύργος της δυτικής πλευράς, «ο πύργος του Βασιλέως», κατεστραμμένος μόνο στο ψηλότερο μέρος του.΄Εχει ιδρυθεί πάνω σε παλαιότερο κτίσμα, πιθανότατα πύργου, που μπορεί να αναχθεί στους αρχαϊκούς χρόνους. Η συμπαγής βάση του πύργου του Βασιλέως, έχει εσωτερικά, κατά την ανατολική όψη της, ύψος 7 μ., πλάτος 12,50 μ. και μήκος 16 μ.. Επί της βάσης ορθώνεται ο δεύτερος όροφος με μικρότερες διαστάσεις, πλάτος 11 μ. και μήκος 12.50 μ.Το δε ύψος του είναι σήμερα 6,50 μ. περίπου, ενώ αρχικά έφτανε με τις επάλξεις του τα 9 μ. Στον όροφο αυτό υπάρχει μακρόστενη καμαροσκέπαστη αίθουσα, της οποίας η είσοδος βρίσκεται στην ανατολική πλευρά της, όπου υπάρχει και κτιστή κλίμακα (σκάλα) που φέρνει στις επάλξεις. Επειδή η δυτική πλευρά του λόφου είχε ομαλή κατωφέρεια, το εξωτερικό ύψος του πύργου είναι πολύ μεγάλο, που φθάνει σήμερα τα 18μ. που αρχικά με τις επάλξεις του θα έφθανε τα 20μ.
Ο τεράστιος αυτός πύργος είχε διπλό σκοπό. Από την μια, προστάτευε την πόλη που βρισκόταν δίπλα, από την άλλη αποτελούσε το τελευταίο σημείο άμυνας σε περίπτωση που ο εχθρός καταλάμβανε την υπόλοιπη Ακρόπολη. Το τελευταίο αυτό σημείο άμυνας υπάρχει απαραίτητα σε όλες τις Μεσαιωνικές Ακροπόλεις, είτε υπό μορφή ισχυρά οχυρωμένου περιβόλου, όπως π.χ. στα Σέρβια, είτε υπό τη μορφή μικρού φρουρίου, όπως το Επταπύργιο στην Ακρόπολη Θεσσαλονίκης ή τέλος σαν μεμονωμένος πολυώροφος πύργος, όπως η Ακρόπολη των Φιλίππων.
Η ίδρυση της βυζαντινής Ακρόπολης ανάγεται στον 9ο μ.χ. αιώνα, οπότε αναφέρεται για πρώτη φορά από ιστορικές πηγές ότι ο Αυτοκράτορας Νικηφόρος Φωκάς κατασκεύασε οχυρωματικά έργα στην πόλη των Σερρών. Η Ακρόπολη είχε καλύτερη τύχη από το τείχος της πόλης γιατι διασώθηκε από φοβερές βαρβαρικές επιδρομές και φοβερές καταστροφές. Ακόμα και το 1204 μ.χ., όπου ερειπώθηκαν τελείως τα τείχη της πόλης, η Ακρόπολη διέφυγε την καταστροφή. Με την οριστική όμως υποταγή των Σερρών στους Τούρκους το 1383 άρχισε η εγκατάλειψη και η βαθμιαία ερείπωση της Ακρόπολης, γιατί οι Τούρκοι είχαν στο πρόγραμμά τους την καταστροφή των κάστρων, για να μην γίνονται εστίες αντίστασης σε περίπτωση επαναστατικού κινήματος των Ελλήνων υποδούλων.
Ο αυτοκράτορας Βασίλειος Β΄το 991μ.χ.συμπλήρωσε την οχύρωση των Σερρών με τριπλούν τείχος. Το εξωτερικό τείχος άρχιζε από τον πύργο του Ορέστη της Ακρόπολης, κατέβαινε στο 3ο Γυμνάσιο και από την ανατολική πλευρά του κτιρίου του ΙΚΑ έβγαινε στην οδό Αντιστάσεως. Προχωρούσε προς το Νοσοκομείο, απ΄ όπου έστριβε προς βορρά και περνούσε πίσω από τον ιερό ναό του Τιμίου Προδρόμου, από εκεί ανήρχετο στο ναό του Αγίου Νικολάου στην Ακρόπολη.
Το δεύτερο τείχος, το οποίο σώζεται σε μερικά μέρη στις απόκρημνες πλευρές του λόφου, υψωνόταν σίρριζα των τριών πλευρών του λόφου. Το τρίτο με τους πέντε πύργους, ήταν στην κορυφή της Ακρόπολης γύρω από το χώρο του Περιπτέρου.
Όταν κατελάμβανε το έξω τείχος, ο στρατός και τα γυναικόπαιδα ανήρχοντο στην ακρόπολη και αμυνόταν από εκεί. Αν καταλαμβάνετο και το δεύτερο τείχος κατέφευγαν στο τρίτο επάνω στην κορυφή. Αφαιρώντας τις κινητές ξύλινες διαβάσεις και σκάλες απομόνωναν το τείχος από κάθε πρόσβαση εχθρού. Εκεί υπήρχαν μεγάλες δεξαμενές νερού καθώς και εγκαταστάσεις καταυλισμού, της φρουράς μέσα στους πύργους.Ο σωζόμενος πύργος ανοικοδομήθηκε πολλές φορές επί των παλαιών βάσεων.
Το έτος 1958 κατά την θεμελίωση του Τουριστικού Περιπτέρου ήρθαν στο φως νέα ευρήματα. Συγκεκριμένα στη θέση του βόθρου του Περιπτέρου ανακαλύφθηκε αρχαϊκός τάφος γυναικός, που περιείχε σημαντικά κτερίσματα, ο οποίος όμως καλύφθηκε γρήγορα για να μην παρεμποδιστούν οι περαιτέρω οικοδομικές εργασίες. Ο τάφος αυτός ανήκε πιθανώς στον 6ο π.χ. αιώνα.
Σε απόσταση λίγων μέτρων, νοτιοανατολικά του περιπτέρου, ο εκσκαφέας απεκάλυψε θεμέλια δόμων από πωρόλιθο ενός αρχαϊκού κτιρίου. Πρόκειται πιθανότατα για αρχαίο ναό όπως μαρτυρούν και τα αρχαϊκά κιονόκρανα που βρέθηκαν κατά τις εκσκαφικές εργασίες που γινόταν κοντά στα θεμέλια του αρχαϊκού κτιρίου.
Σε απόσταση 100 μέτρων περίπου βορειοδυτικά του σωζόμενου πύργου ανακαλύφθηκε τάφος, μέσα στον οποίο βρέθηκαν αποσβεστωμένα οστά ανθρώπου και ένα αμαυρόχρουν αδιακόσμητον αγγείον σχήματος οινοχόης.
Από τους πρώτους αιώνες της Βυζαντινής εποχής, η πόλη, προσελκύοντας το ζωηρό ενδιαφέρων των Αυτοκρατόρων, οχυρώθηκε ισχυρά με υψηλά και κραταιά τείχη και έγινε αληθινά ακραίο φυλάκιο της ελευθερίας των Βυζαντινών. Από την μελέτη παλαιών σχεδιαγραμμάτων προκύπτει το συμπέρασμα ότι υπήρχαν δύο περίβολοι τειχών. Ο ένας περιέκλειε την παλαιά πόλη, το «άστυ», και ο δεύτερος χώριζε εγκάρσια την παλιά πόλη και είχε σκοπό την ενίσχυση της αμυντικότητας της Ακρόπολης σε περίπτωση που ο εχθρός καταλάμβανε την κάτω πόλη.
Το Βυζαντινό τείχος είχε αρκετές πύλες, που οδηγούσαν έξω από την πόλη. Μια απ΄ αυτές, που βρισκόταν πολύ κοντά στον σημερινό ναό του Τιμίου Προδρόμου, ονομαζόταν «Βασιλική πύλη» γιατί απ΄αυτήν ανέβαινε η βασιλική οικογένεια στην Ακρόπολη. Μια άλλη πύλη στην ανατολική πλευρά ονομαζόταν «παραπόρτιον». Στην νοτιοανατολική πλευρά πολύ κοντά στον σημερινό ναό του Αγίου Αντωνίου βρισκόταν η «κεντρική πύλη» που οι Τούρκοι ονόμαζαν «Ορτά Καπού». Στη δυτική πλευρά του τείχους διακρίνονται ίχνη πύλης, που τουρκικά ονομαζόταν «κουνλούκ καπού»(πύλη του σταθμού), από το σταθμό χωροφυλακής που υπήρχε άλλοτε εκεί. Η είσοδος της πόλης έκλεινε με αλυσίδες τις νύχτες γι΄ αυτό και ο ναός του Αγίου Αθανασίου, που βρισκόταν τότε κοντά, ονομαζόταν στα τουρκικά «Ζιντζιρλί-κλίσε», δηλαδή εκκλησία των αλυσίδων.
Το 1345 μ.χ. ο Κράλης της Σερβίας Στέφανος Δουσάν εκμεταλλευόμενος τις έριδες Κατακουζινού-Παλαιολόγων κυρίευσε την πόλη των Σερρών μετά από μακριά πολιορκία. Απομεινάρι της Σερβικής κατοχής είναι ο μεγάλος πύργος της Ακρόπολης, γνωστός σαν πύργος του Ορέστη.
Ο πύργος του Βασιλέως είναι πολύ γνωστός σ΄αυτούς που ασχολούνται με την μεσαιωνική ιστορία της Μακεδονίας, λόγω των δυο επιγραφών που είναι γραμμένες με κεραμίδια και που βρίσκονται στη δυτική όψη του πάνω ορόφου. Είναι γραμμένες με τεμάχια από πλίνθους μπηγμένους στον τοίχο και που συγκρατούνται με κονίαμα. Με την πάροδο του χρόνου το κονίαμα διετρίβει σε πολλά σημεία και τεμάχια των πλίνθων μετατοπίστηκαν ή έπεσαν. Γι΄αυτό η ανάγνωση ορισμένων τμημάτων των επιγραφών είναι πολύ δυσχερής με συνέπεια να έχουμε διαφορετικές διατυπώσεις των επιγραφών.
Περισσότερον ενδιαφέρον συγκεντρώνει η μεγάλη επιγραφή του δεξιού άκρου. Ο Π.Παπαγεωργίου πρότεινε την ανάγνωση: «Πύργος Αυγούστου Βασιλέως ον έκτισεν Ορέστης». Ο Ν.Βέης: «Πύργος Αυγούστης Ελένης ον έκτισεν Ορέστης». Ο Σολόβιεφ «Πύργος ΣΤΦΟΥ Βασιλέως όν έκτισεν Ορέστης» δηλ. «Πύργος ΣΤ(Ε)Φ(Α)ΝΟΥ Βασιλέως όν έκτισεν Ορέστης». Ο Ακαδημαϊκός κ.Ξυγγόπουλος το 1965 συνεφώνησε με την άποψη του Σολόβιεφ. Η πλέον όμως πιθανή φαίνεται η ανάγνωση «Πύργος Ανδρόνικου Βασιλέως όν έκτισεν Ορέστης».΄Ετσι πιστεύουμε ότι ο πύργος κτίστηκε επί του Αυτοκράτορος Ανδρονίκου του Γ΄, ο οποίος αναφέρεται από τον Καντακουζηνό ότι κατά το έτος 1341 μ.χ. ετείχισε την Αμφίπολη και το Δεμίρ Ισάρ και κατά πάσα πιθανότητα και την πόλη των Σερρών. Ο δικέφαλος δε αετός που διακρίνεται εικονιζόμενος στην κορυφή της περικεφαλαίας, δηλώνει τη βυζαντινή ταυτότητα του πύργου.
Στο βορειοανατολικό άκρο του κάστρου της Ακρόπολης βρίσκεται ο πανέμορφος βυζαντινός ναός του Αγίου Νικολάου, που αναστηλώθηκε και ανανεώθηκε το 1937 με την πρωτοβουλία τριών Σερραίων κυριών.
Την παλαιότερη πληροφορία για τον Ναό την βρίσκουμε σε απόσπασμα Πρακτικού (1339-1342 μ.χ.) όπου γίνεται αναφορά περί «πύργου του Αγίου Νικολάου». Προφανώς πρόκειται περί του πύργου της Ακρόπολης, που υψωνόταν κοντά στο ναό του Αγίου Νικολάου, απ΄όπου πήρε και την ονομασία του. Δεύτερη αναφορά για το ναό έχουμε στο οδοιπορικό του Τούρκου περιηγητή Εβλιά Τσελεμπή (17ος αιώνας), ο οποίος αναφέρει ότι στο έρημο τότε κάστρο είδε ένα κατεστραμμένο ναό. Πρόκειται ασφαλώς για τον ναό του Αγίου Νικολάου , του οποίου η ερείπωση είχε αρχίσει κατά την εποχή εκείνη.
Ο Γάλλος καπουτσίνος Robert de Dreux, όταν πέρασε από την πόλη των Σερρών το 1669, αναφέρει ότι είδε επί του κάστρου δυο ερειπωμένα παρεκκλήσια. Το ένα απ΄αυτά πιθανότατα ήταν ο ναΐσκος του Αγίου Νικολάου. Ο Γάλλος πρόξενος και περιηγητής Cousinery κατά την δεύτερή του επίσκεψη στην πόλη των Σερρών (1814) σημειώνει ότι είδε μέσα στο κάστρο τα ερείπια του Αγίου Νικολάου, στον οποίο μάλιστα σώζονταν και αρκετά λείψανα τοιχογραφιών.
Από απόψεως αρχιτεκτονικού τύπου ο ναός του Αγίου Νικολάου κατατάσσεται μεταξύ των συνήθων τρικόγχων μονοκλίτων μετά τρούλου. Ουσιαστικά αποτελείτο από ένα κεντρικό τετράγωνο που καλύπτοντο από τρούλο, ο οποίος στηριζόταν στην ανατολική του πλευρά, πάνω σε ελεύθερο τόξο. Οι άλλες του στηρίζονταν πλευρές επάνω σε αβαθείς καμάρες που άνοιγαν κατά το πάχος των τοίχων. Στη δυτική πλευρά του τετραγώνου ήταν προσκεκολλημένος άλλος στενός επιμήκης χώρος, ο οποίος αποτελούσε τον νάρθηκα.
Μέχρι το 1926 διατηρούνταν στο εσωτερικό του ναού αρκετά λείψανα τοιχογραφιών, όπως η παράσταση της Θείας Μετάληψης και Μετάδοσης των Αποστόλων, ο Ιησούς ξαπλωμένος ως παιδί γυμνό (Αμνός), ο ΄Αγγελος που κρατούσε λειτουργικό ριπίδιο, η Προτομή της Θεοτόκου δεομένης και η εικόνα του Αγίου Μοδέστου, ο οποίος με το δεξί του χέρι ευλογούσε και με το αριστερό του κρατούσε το Ευαγγέλιο. Σε πολλά σημεία του ναού διακρίνονται λείψανα κοσμημάτων με την συνήθη τεχνοτροπία και τα θέματα της εποχής των Παλαιολόγων.
Στην ανατολική πλευρά του ναού κάτω από το δίλοβο παράθυρο της αψίδας βρίσκεται η είσοδος κρύπτης, στην οποία κατεβαίνει κανείς με μικρή σκάλα. Η κρύπτη αυτή είχε κοιμητηριακό σκοπό, ήταν δηλαδή τόπος ταφής των στρατιωτών της φρουράς του κάστρου, που φονεύονταν ή πέθαιναν μέσα σ΄αυτό από ασθένεια ή άλλη αιτία. Τον κοιμητηριακό χαρακτήρα της κρύπτης του Αγίου Νικολάου βεβαιώνουν τα λίγα λείψανα τάφων και ανθρώπινων οστών που βρέθηκαν μέσα σ΄αυτήν.
Σύμφωνα με τις ενδείξεις Πρακτικού του 1339-1342 μ.χ., αλλά και της μορφής τοιχοδομίας του ναού, συμπεραίνεται ότι ο Ναός του Αγίου Νικολάου κτίσθηκε πριν από τη Σερβική κατοχή και συγκεκριμένα κατά το πρώτο μισό του 14ου αιώνα (εποχή Παλαιολόγων).
