Se encargó la ejecución del acuerdo a la Diputación Provincial que nombró al arquitecto Diego Cayón para levantar los planos y realizar el presupuesto de obra.

Esta cárcel pública fue construida por Muñiz sobre las ruinas de la antigua fortaleza, su fachada principal estaba orientada al mediodía y conservó el nombre de «Real Castillo y Fortaleza».

El Real Castillo y Fortaleza funcionó como cárcel para los varones delincuentes de Asturias[1]​ hasta 1905 y sería derribado en 1925 para construir un edificio de estilo regionalista perteneciente a Telefónica.

El arquitecto encargado de la adaptación del modelo es Javier Aguirre e Iturrialde, a quien se debe también la elección del emplazamiento y la dirección de las obras hasta 1905, cuando se traslada a Vitoria.

Esta penitenciaría provincial presenta una planta en estrella, con un cuerpo poligonal central en el que convergen las galerías de los cinco brazos.

En general la arquitectura de todo el conjunto edificado es seria y austera, casi militar, como correspondía al uso al que iba destinada, con escasas concesiones al ornato, la decoración se concentra básicamente en las torretas almenadas que ocupan las 4 esquinas del foso, en el frente del módulo de acceso, que en su día estaba coronado por un reloj y en la cúpula y sus remates exteriores e interiores, en las esquinas rematadas con sillares de piedra escalonada, así como los huecos principales.

Se considera la primera construcción española en la que se utilizó el hormigón armado para el entramado horizontal, utilización debida al ingeniero José Eugenio Ribera (1864-1936), quien durante 12 años trabajó en Asturias.

Esta cárcel modelo provincial responde a la tipología de establecimientos penitenciarios propia del siglo XIX.

Dicho grupo tendrá en su organización espacial de tipo panóptico su rasgo diferenciador.