大同古城墙为明洪武二十五年(1392年)在北魏平城的故城墙旧土城上增筑而成，全国颇有名气。大同城墙的总周长为7270．7米，形制为东西略长的矩形城池。
墙体“三合土”夯填，墙表包砖，高约14米，比西安古城墙高2米，最宽处16．6米，比南京古城墙最宽处还宽6．6米。城墙上有62座门搂、角楼、望楼。城门楼四座，其中南门城楼最雄壮，为三层重楼，面宽61米，进深23．35米。城墙四角雄峙着四座角楼，尤以西北角楼最杰，呈八角形，称为乾楼。54座望楼中以洪字楼为望楼之最，为其他古城墙中少有。同时还建有96座窝铺。在距墙约40米处，修有护城河，宽10米，深5米。四门外有瓮城，建筑面积约为17600平方米。瓮城外又筑有月城，将瓮城圈在其中，辟有城门。这样，出入大同城须经三道门卡。各门上还建“箭楼”或二层“匾楼”。
建之东城墙（在遗址上新建）长1800米、高12米。东门瓮城和月城，上建一座门楼、一座箭楼、一座月楼。瓮城墙体长700米，高12米，加上城楼，整高28.5米。2009年12月完工。
以瓮城为中心，向南北两边望去，城墙各有6处突出部分，俗称城墙垛子。每个垛子上面各建有一座木楼，称望楼。据了解，城墙本身结构而言，增加垛子就加大了墙身的刚度，而从军事设防角度来看，它还增加了监视策应、侧射和夹击登城敌人的诸多防御能力。有了城墙垛子，也增加了城墙的造型美和节奏感，使城墙造型更加雄伟壮丽。大同城墙垛子突出城墙面多为13—15米，宽一般为17—25米不等，垛子间距96—115米。
转到东城墙的南北两端，也就是古城墙的东南隅和东北隅两个转角处，还设有城角垛子。城角垛子较城墙正身垛子略大，上边分别建有一座角楼，角楼较望楼略为高大。
另外，在距两个城角垛子之外，又各建一座12.5×12.5米的“控军台”。控军台四面包砌砖体，与城墙同高，上架木桥连通，这可是大同城墙设防的特殊造型。
