二之丸は堀越城の北西側に位置しています。
平面形は、南北120ｍ、東西40～50ｍ前後の、南北に長い弓なりの長方形を呈しています。逆コの字状の土塁により、北・西・南の三方が取り囲まれており、さらにその外側が外堀で囲まれています。西側中央に位置する虎口[こぐち]（出入口）で小丸[こまる]と、南東側の本丸とは土塁でつながっています。
整備前には、土塁は南西側の一部を除いて高さ１ｍ程度まで削られていたほか、西側の外堀は完全に埋められていました。
今回の整備では、土塁は残存する基底部の幅や法面の傾斜角度、本丸に残る土塁などから推定し、外堀底面から約６～７ｍ、平場から約３ｍ規模で復元しています。また、外堀は主に明治時代以降の埋め土を除去し、可能な限り深さを復元しました。外堀は南北両側で約20ｍの幅を有しますが、宅地が近接するため西側は幅が狭い形状での整備にとどめています。土塁や外堀は、津軽為信が大浦城から堀越城へと本拠を移転した文禄３（1594）年に形成されたものと考えられます。この時期の遺構として平場からは、掘立柱建物跡、竪穴[たてあな]建物跡、焼土遺構、柱穴列跡などが確認されています。
平場の南側からは南北８間、東西３間の掘立柱建物跡が確認されているほか、中央では数棟の掘立柱建物跡が存在したものと想定されます。北側では20基前後の鍛冶炉［かじろ］と想定される焼土遺構や、竪穴建物跡１棟などが確認されています。
なお、曲輪[くるわ]の名称である「二之丸」は、江戸時代の文献に記されていた呼称ですが、城として機能していた当時にどのように呼称されていたかは定かでありません。
整備前の二之丸（2011年、北東から）
二之丸の調査風景（2012年、北東から）
整備後の二之丸（2018年、南から）
二之丸（2017年、直上から、上方が北西）
