大同古城墙为明洪武五年(1372年)在元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，形制方形城池。古城面积达3.28平方公里。城墙一律以规整有制的石条、石板、石方为基，用“三合土”夯成，外包青砖。城墙高14米，上宽12米，下宽18米。比南京城墙的宽处还宽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，尤以西北角楼呈八角形，称为乾楼。54座望楼中以洪字楼为望楼之一，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”。
护城河吊桥、瓮城、月城、关城、耳城重关叠嶂，防备森严。城墙高大雄伟，坚固险峻，布防严密，设施完善，是我国古代军事建筑史上颇具特色的重镇名城。由于它在北部边防中占据十分重要的地位，在多次战斗中都发挥了重要作用，因此一直享有“巍然重镇”、“北方锁钥”之誉。
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。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。
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。
