Sie wird nach Süden von einer ersten, älteren Schildmauer abgeschlossen. Am Ostende dieser inneren Schildmauer steht der Bergfried, der einen unregelmäßig-sechseckigen Grundriss aufweist. Das andere, westliche Ende dieser Schildmauer wird durch einen spitzwinklig vortretenden, kleineren, fünfeckigen Flankenturm mit Treppenaufgang abgeschlossen.
Der Innenhof der Kernburg war von verschiedenen repräsentativen Bauten (Palas, Küchenbau, Kapelle) umgeben, die innen an die Ringmauer angesetzt waren und zur Innenseite hin meist in den oberen Geschossen mit Fachwerk ausgestattet waren. Dies zeigen die Zeichnungen des Geographen und Historikers Wilhelm Dilich (1607/08), die wohl eine durch Landgraf Moritz von Hessen Ende des 16. Jahrhunderts durchgeführte, großzügige Um- und Ausbauphase der mittelalterlichen Wehr- und Wohnbauten dokumentieren. Ein kleines, im Nordwesten befindliches Felsplateau bot Platz für einen Lustgarten.

Im Jahre 1864 stürzte der Wohnbau der Kernburg ins Aartal.  Die Burganlage erfuhr Mitte des 14. Jahrhunderts einen erheblichen Ausbau. So wurde die sich vor der Kernburg erstreckende Vorburg ausgebaut und zum leicht ansteigenden Hanggelände durch eine zweite mächtige Schildmauer von ca. 2,5 Meter Mauerstärke gesichert. Die ca. 20 Meter hohe und 30 Meter lange Mauer wird an der Innenseite durch sieben Bogenblenden gegliedert. Außer dem den oberen Abschluss bildenden Wehrgang  verfügte sie noch über drei Ebenen mit Schießscharten. Diese äußere, jüngere Schildmauer ist ebenfalls von in diesem Fall quadratischen, heute noch sechs Geschosse hohen Ecktürmen flankiert, die innen nur durch Fachwerk verschlossenen.
Der südwestliche Eckturm ist zugleich als Torturm angelegt. Vor der Schildmauer befindet sich ein mächtiger Halsgraben.
Der Zugang zur Burg führt hier über eine Brücke und anschließend zu einem Vortor des Torturms.
In dem geräumigen Vorhof befanden sich mehrere Wirtschafts- und Verwaltungsgebäude wie Marstall, Kuhstall und Kornspeicher.
Die Nordseite zum Aartal hin nimmt heute ein modernes Gebäude mit der Gastronomie ein. Von der Vorburg gelangte man über eine südlich vor der inneren Schildmauer gelegene Zwingeranlage mit dem mittleren Tor hinauf zur Kernburg. 
Zur Burg Hohenstein gehörte als eine weitere Befestigungsanlage im Vorfeld die kleine, hochmittelalterliche Burg Greifenstein. Sie liegt abgesonderte Position auf einem nach Norden vorspringenden Felsen unterhalb der Burg Hohenstein. Auf einem Stich von Merian sind Wohnturm und Nebengebäude der Burg Greifenstein im Umfeld von Hohenstein gut erkennbar. Heute sind hier nur noch spärliche Mauerreste erhalten.