明城墙部分整体墙高12米，顶宽12—14米，底宽15—18米，轮廓呈封闭的长方形，周长13.74千米。城墙内人们习惯称为古城区。
城墙主城门有四座：长乐门（东门），永宁门（南门），安定门（西门），安远门（北门），这四座城门也是古城墙的原有城门。从民国开始为方便出入古城区，先后新辟了多座城门，现城墙已有城门18座。 长安城墙是华夏现存规模最大、保存最完整的古代城垣。
城墙包括护城河、吊桥、闸楼、箭楼、正楼、角楼、敌楼、女儿墙、垛口等一系列军事设施。城墙四角各有角墙一座，城墙外有城壕。城墙上外侧筑有雉堞，又称垛墙，上有垛口，可射箭和了望。内侧矮墙称为女墙，无垛口，以防兵士往来行走时跌下。城墙每隔120米修敌台一座，突出在城墙之外，顶与城墙面平。这是专为射杀爬城的敌人设置的。敌台之间距离的一半，恰好在弓箭的有效射程之内，便于从侧面射杀攻城的敌人。城墙上共有敌台98座，上面都建有驻兵的敌楼。
女儿墙，最初城墙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—60米有一道用青砖砌成的水槽，用于排水，对古城墙的长期保护起了非常重要的作用。
箭楼，古代武器落后，城门又是唯一的出入通道，因而这里是封建统治者苦心经营的防御重点。城墙四座城门分别有正楼、箭楼、闸楼三重城楼。闸楼在最外，其作用是升降吊桥，箭楼在中，正面和两侧设有方形窗口，供射箭用。正楼在最里，楼下是城的正门。箭楼与正楼之间用围墙连接，叫瓮城，是屯兵的地方。瓮城中还有通向城头的马道，缓上无台阶，便于战马上下。全城还建有马道11处。城墙四角都有突出城外的角台。除西南角是圆形，可能是保持唐皇城转角原状外，其它都是方形。角台上修有较敌台更为高大的角楼，表明了这里在战争中的重要地位。
古城墙的防御性很强，城外的护城河为第一道防线。河上设有吊桥，是进出的唯一通道。吊桥白天降落在护城河两岸，供人出入。晚上吊桥升在空中，就断绝了进城的道路。城门外有间楼（也叫谯楼），用以打更和报警，为第二道防线。闸楼后边是箭楼，高30余米，外面墙体笔直，箭孔密布，便于了望和射击，这是第三道防线。箭楼和正楼之间是瓮城，面积9348平方米，它的作用是：若敌人攻进此处，即形成“瓮中捉鳖”之势，这是第四道防线。第五道防线自然是正城门了。
除了城门设防严密外，城墙四个拐角的角台上还修有角楼，作用是辅助城门，观察和防御四面外来之敌。整个城墙外侧，每隔120米有一座马面。每个马面宽20米，从城墙向外伸出12米，高低、结构和城墙相同。西安城共有马面98座，垛口5984个，使城墙外侧呈锯齿形。每个马面上建有可供驻守军队的卡房3间。城墙和马面上有女儿墙，墙上有既能藏身又能了望、射击的凹口和方孔。
现存城墙为明代建筑，全长13.7千米，始建于明太祖洪武三年于洪武十一年竣工，是在明太祖“高筑墙、广积粮、缓称王”的政策指导下，在隋、唐皇城的基础上建成的，当时是长安的府城。明太祖朱元璋将次子朱樉册封为秦王，藩封、府治同在一城，因而城池规模宏大坚固，再加上后来明清屡次修葺、增建，现仍保存完好。
古城墙的修建起源于隋朝兴建，隋“大兴城”格局图奠定基础。
隋文帝杨坚建立隋朝后，最初居于汉长安城。但当时的汉长安城破败狭小，水污染严重，于是决定在东南方向的龙首原南坡另建一座新城。开皇二年，大兴宫的修建拉开了大兴城修建的序幕，在宇文恺的主持下，仅用9个月左右的时间就建成了宫城和皇城。
开皇三年，隋帝国迁至新京，因为隋文帝早年曾被封为大兴公，因此便以“大兴”命名此城，即“大兴城”，宫城命名为“大兴宫”。
大业九年，隋炀帝动用10余万人在宫城和皇城以外建造了外郭城，城市的总体格局至此基本形成，并为后来的唐帝国所继承沿用。
隋大兴、唐长安城东西宽9721米，南北长8652米，周长36.74千米，总面积84平方千米，是华夏古代面积最大的都城。唐承隋制定都长安，并将“大兴城”更名为“长安城”，“大兴宫”更名为“太极宫”。
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唐末长安城因战乱遭受了很大的破坏，驻