Come scrive B.Adorni (L'architettura dal primo Cinquecento alla fine del Settecento, in Storia dell'Emilia Romagna) l'Aleotti ebbe una grande erudizione e uno spirito enciclopedico: egli "non era più l'uomo universale del Rinascimento, ma lo specialista in tanti campi: nell'architettura civile e militare; nelle matematiche; nella costruzione dei teatri; nella scenotecnica; nell'idrologia".
Fra le numerose opere di architettura civile e religiosa ricordiamo: Palazzo Avogli Trotti (1570), cortile e (forse) coronamento delle torri del Castello estense (1574) a Ferrara; piazza e Palazzo Bentivoglio di Gualtieri (1580); S.Maria del Quartiere a Parma (1604); chiesa di S.Margherita (1604?) e campanile di S.Francesco di Ferrara (1606); portico dei Cappuccini di Comacchio (1607); Oratorio di S.Croce e completamento del Santuario della Celletta di Argenta (1610); tomba di Lodovico Ariosto (1610) ora nel Palazzo Paradiso di Ferrara, sede della Biblioteca Comunale, la cui facciata venne modificata da interventi dello stesso Aleotti; sempre a Ferrara: porta della Chiesa di S.Paolo (1611), chiese dei Cappuccini e di S.Barbara (1612), chiesa di S.Carlo (1613), campanile di S.Benedetto (1621).
Come progettista di architettura militare, valendosi anche della sua cultura scientifica e dell'esperienza di costruttore, eseguì lavori e scrisse trattati che contribuirono all'evoluzione della tecnica delle fortificazioni, sotto la spinta del peso crescente delle artiglierie nella strategia militare. Al esempio contestò la validità del baluardo ad angolo molto aperto (il baluardo, o bastione, è la fortificazione più avanzata rispetto alle mura, che sostituiva le antiche torri) con lo scopo di attrarre l'attaccante e di colpirlo con tiro frontale e laterale. Eseguì diversi interventi di riparazione alle mura di Ferrara e costruì i baluardi dell'Amore, di S.Pietro e di Borgo S.Giacomo, al servizio di Alfonso II; progettò la nuova Fortezza di Ferrara per Papa Paolo V, che subirà rielaborazioni e modifiche ad opera di P.Targoni, affiancatogli come aiutante per gli impegni dello stesso Aleotti (1608-1618). Ricordiamo anche la progettazione della difesa di città come Anversa, Groninga e Arras, di concerto con Cornelio Bentivoglio, senza essersi mai recato in queste località. Per le armate ducali ideò una geniale imbarcazione, divisa in tre parti, che scomposta poteva fungere da cassa contenitore per il trasporto delle munizioni, mentre ricomposta, e unita ad altre imbarcazioni, poteva servire come un ponte.