Второй этап истории помпейской стены связан с пришествием самнитов. Привыкшие к прочной каменной тверди, горцы ужаснулись при виде неуклюжей приземистой ограды, готовой развалиться при первом натиске врага. Новые строители разобрали наружную стену, переложили ее заново, увеличив высоту до 8–10 м и добавив для прочности контрфорсы – вертикальные, выступавшие из стены детали, противодействовавшие ее распору. Внутренняя часть постройки осталась в прежнем виде, но была досыпана землей почти до уровня наружной. Верх плотно утрамбовали, соорудив просторную площадку, достаточную для размещения и свободного движения крупных отрядов.
Спустя столетие самниты вновь занялись укреплением старой стены. В 280 году до н. э. сооружение опоясали наружной насыпью. Однако традиционный в италийской фортификации вал не добавил крепости ни красоты, ни надежности. Под тяжестью земляного откоса в нижней части сооружения появились трещины, постоянно обваливалась лишенная упора изнутри верхняя площадка.