最初的西安城墙完全用黄土分层夯打而成，最底层用土、石灰和糯米汁混合夯打，异常坚硬。后来又将整个城墙内外壁及顶部砌上青砖。城墙顶部每隔40米至60米有一道用青砖砌成的水槽，用于排水，对西安古城墙的长期保护起了非常重要的作用。
城墙四周环绕着宽而深的城河，正对城门处设有可以随时起落的吊桥。吊桥升起，进出城的通路便被截断。据说朱元璋攻克徽州后，一个名叫朱升的隐士便告诉他应该“高筑墙，广积粮，缓称王”。朱元璋采纳了这些建议。全国统一后，朱元璋命令各府县普遍筑城。西安古城垣就是在这个建城的热潮中，由都督濮英主持，在唐皇城旧城基础上扩建起来。西安古城中的明代城垣曾是一个庞大而精密的军事防御体系，也是我国现存最完整的一座古城堡，为研究明代的历史、军事和建筑等提供了不可多得的实物资料。