皇城的外圍，還築有一道都城的城牆以加強防衛。這部分都城的東南角，在通濟門附近與宋元時期的舊金陵城相接。
皇城興修完畢後，朱元璋就著手向北拓寬都城。但是，在開始時他還拿不定主意，究竟是沿著玄武湖南岸的覆舟山和雞籠山麓的六朝建康城北牆向西築，還是沿著玄武湖的西岸向北築。
從現存的遺跡看來，起先他是傾向於利用建康城北牆向西延伸到鼓樓和清涼山一帶的。因為今雞鳴寺後俗稱為六朝“台城”的一段城牆，已在明代進行過加固和改築，並在雞籠山的北麓中斷。如果按照這一方案，明初的都城就隻有今城的三分之二大小。
事實證明，朱元璋後來廢棄了這一方案，而沿湖向北築城，這可能是更多地考慮了鞏固江防的需要。
但是，這個方案的工程量很大，沿線都是山崗丘陵地帶和人煙稀少的地方，於是，建造者先通過秦淮河的入江孔道，將建築材料從水路運到漢西門和龍江關一帶，再分段建築，並且充分利用了沿線的黃土丘陵，以增加城牆的高度。最後分別自神策門向南，自今雞鳴寺後解放門向北築“後湖城”，充分利用了六朝時的“十裏長堤”，從而完成了應天府城的全部工程。
這座作為明代初年都城之用的應天府城，是明清時代我國最大的一座城池。即使與同一時期世界範圍內的大城相比，也是首屈一指的，甚至要超過城周29.5公裏的巴黎城。
傳說，朱元璋建築好應天府城以後，就帶著他的兒子們登上鍾山觀察都城的形勢。他們發現宮城離鍾山太近，如在山上架炮，皇宮很容易被擊中，而且還有一些其它重要製高點，也對城防非常不利。於是，朱元璋又於1390年下令建造外郭城。
這座外郭城主要是利用應天府城外圍的黃土丘陵築成，隻在一些防守薄弱地段加砌一部分城牆並開設城門16座，所以俗稱“土城頭”。它的周長號稱90公裏，實際上隻有60公裏左右，各段磚築的部分加起來計20公裏。
外郭呈菱形，最北城門為觀音門，最東為麒麟門，最南為夾崗門，西邊的外郭城牆未合圍，留下南北兩豁口分別延伸至長江邊。
從東郊的麒麟門起，向北經過仙鶴門、姚坊門、觀音門、佛寧門、上元門，直到江邊的外金川門；從麒麟門往南，經過滄波門、高橋門、上方門、夾崗門、鳳台門、大小安德門、大小馴象門、江東門和柵欄門，也止於江邊，其中外金川門和柵欄門是明代晚期所開的。這就是一般所說的南京有“外城門十八”。
現在，這座外城已毀，但人們仍然使用這些城門的名稱來作為當地的地名。
明代南京城牆經曆六百多年的曆史滄桑，仍舊昂然屹立，忠誠的守護著這所城市。我們看到當今世界古代城牆絕大多數已被毀壞或蕩然無存，而南京城牆仍有三分之二以上得以保存。它不僅是我國古都中保護最為完好的古代城牆，也是世界上保存下來的最大的一座古代城牆。
（二）南京城牆的建築構造
有人形容南京明城牆是“人窮其謀、地盡其險、天造地設”，此言不虛，南京明城牆的四重城牆結構在世上獨一無二，不僅如此，其城門和牆體的建造、防排水與護城河的設計也顯示了非同一般的智慧。
1.南京城牆的城門 城門是銜接城市內外的交通要道和觀瞻之所在，也是古代城牆攻防戰中的焦點。為此，朱元璋等人在南京京城城門營建中，煞費苦心地數次對城門進行修葺、增築改製，以壯其勢、瞻其觀。
明初建城時，南京城共開城門13座，正陽門，即今光華門、通濟門、聚寶門，即今中華門、三山門，即今水西門、石城門，即今漢西門、清江門，即今清涼門、定淮門、儀鳳門，即今興中門、鍾阜門、盆川門、神策門，即今和平門、太平門、朝陽門，即今中山門。每座城門均有相當規模的城樓，並有數道木城門和千斤閘。
門址位置依據城牆形製不求對稱，依門而設的甕城有內、外之分，甕城的大小、形狀也不一樣。
甕城，古稱闉，又稱月城、曲城，是古代城池中依附於城門外的附屬建築。多數為半圓形，少數呈矩形、方形等。外甕城城門取向不一，形成相對獨立的護衛城門的設施。
甕城是我國古代冷兵器時代長期戰爭實踐的產物，是我國古代城牆建造工程的一大發展，也是護衛城門建築形式中一種成熟的建築設施。
南京城牆的內甕城，一反我國傳統甕城建造的舊製，將前人把甕城設置在城門內的設想，大膽用於實踐，並有了很大的發展和創新。因此，內甕城的形製，為明初南京城牆首創。
由於內甕城設置在城門的裏邊，就有條件設置甕洞，即藏兵洞，將城門守禦這一明顯的薄弱部位，變成防禦作戰中的強點，這是外甕城所無法做到的。
南京城牆城門的順序是：“三山聚寶臨通濟，正陽朝陽定太平，神策金川近鍾阜，儀鳳定淮清石城。”
三山門、聚寶門和通濟門，均為內甕城，規模與氣勢均超過其它諸門，尤以聚寶門內甕城為最。僅藏兵洞就達27個：第一道城門左、右各三個，城門上的樓基中設七個，均坐南朝北，以城基中洞為最大，麵積達310平方米；東西礓下麵各設坐西向東和坐東向西的藏兵洞七個。這些藏兵洞平時用作儲藏守城器械和軍用物資，戰時藏兵，可藏兵三千餘人。
通濟門的內甕城，也是非常壯觀的，特別是呈船形的通濟門內甕城，在增強城門防禦能力的同時，又融入了強烈的藝術性和思想性，反映了當時人的審美情趣和某種願望。