這座城牆的外形是一座長方形。東牆長2590米，西牆長2631.2米，南牆長3441.1米，北牆長3241米，周長13.75公裏，牆高12米，頂寬12米至14米，底寬15米至18米。城牆四角各有角牆一座，城牆外有城壕。
城門有4座：東麵長樂門，西麵安定門，南麵永寧門，北麵安遠門。每門城樓三重：閘樓、箭樓、正樓。正樓高32米，長40米，為歇山頂式，四角翹起，三層重簷，底層有回廊環繞，古色古香，巍峨壯觀。
最初的西安城牆采用黃土夯打而成。在城牆牆基和牆頂還分別有一層厚0.8米和0.45米的三合土層。這種三合土用黃土與石灰、糯米汁、獼猴桃汁拌合而成。幹燥之後，堅硬如石，用鎬都刨不動。
西安城牆自明代初年建成後，曆代屢有修葺。也就是1568年，陝西都指揮使張祉又為原來的城牆內外包砌了青磚。
1781年，陝西巡府畢沅也對城牆進行了大規模補修。他指揮建設者沿舊城牆先圍基石後灌腳，再用黃土逐層夯打，至頂部鋪砌青磚，並對整個城牆外壁加厚磚麵。城牆內每隔40米至60米，則用青磚砌築水槽一道，排除城牆頂麵雨水，這些對西安城牆的長期保護起了重要作用。
3.建國後修繕西安城牆 西安城牆自明代重建以來，由於經曆了朝代更迭及戰火的蹂躪，從清代及20世紀30年代起，城牆四周陸續辟券門、豁口多處。
1962年西安城牆被列入國家重建文物保護單位。
1983年，西安市政府結合市政建設整體規劃，開始營建保護城牆的環城公園。
經過修建後，西安城牆上的排水係統得以完善，敵樓和垛口逐步恢複。黑河水經曲江池和興東湖，引入護城河，像一條銀鏈圍繞著城牆。護城河兩岸植樹後形成環城林帶。花壇、草坪遍布城牆之下。
從西門至東門，還先後建成鬆園、牡丹園、石榴園、櫻花園、吉備真園、含光閣、迷宮、元梯、吊橋、南門月城等遊覽點。
如今，沿城牆外側已建成環城公園，成為城市居民晨練的最佳活動場所。保護後的雄偉壯觀的西安城牆已成為市區最吸引人的觀光勝地之一。無數的外國友人在登上城牆之後，無不讚美城牆之偉大。
一位泰國客人說：“在北京登長城，看故宮；在西安登城牆，看兵馬俑。”日本天皇和皇後訪問西安時，也特意登上西安城門，一覽古城內外風景。
西安環城公園是我國唯一的保護城牆的環城公園，它的雄偉壯觀和多姿多彩，為古城增添了無限風光，也讓古城牆煥發了新的生機。
（二）西安城牆的基本結構
明西安城牆不僅高大堅固，而且構築精良，整個西安城以城牆為主體，包括護城河、吊橋、城門、閘樓、箭樓、正樓、馬麵、敵樓、垛牆、角樓、馬道等一係列軍事設施，構成嚴密完整的冷兵器時代城市防禦體係，為古城的防護穿上了層層甲衣。
1.護城河 護城河也叫城壕，是城牆的第一道防線，它可以阻滯敵人進攻，甚至可以利用有利地形消滅敵人。環繞西安城牆的護城河是通往西安城的第一道重要關口。
2.吊橋 跨過護城河就是城門，而連接護城河與城門的唯一通道就是吊橋。
吊橋的橋頭兩側有鐵環，貫以粗大的鐵索與麻繩，係在閘樓上，用滑輪控製升降。平時，守城士兵聽從指揮，早晨降下吊橋，開啟城門；晚上升起吊橋，斷絕交通。一旦發生戰爭，吊橋升起，城門緊閉，城門就成為堅固封閉的戰鬥堡壘。
3.城門 城門是城防體係的重點，也是薄弱點。平時，它是出入城市的通道。戰爭時，又是攻守雙方爭奪的首要目標。因此，明代十分重視完善城門防禦設施。尤其是采用了券拱式城門。
明代以前，城門沿襲磚門的過梁式結構。從軍事角度看，這種城門的最大弱點是經不起火攻。因此，城門上往往要設置水池以防敵人火攻，也因此留下“城門失火，殃及魚池”的成語。券拱式城門的出現從根本上解決了這個問題，一色青磚結構不僅使得城門更加堅固，而且可以有效地抵禦火攻。
在古代，雙方作戰，當敵人跨過護城河時，城門卻又攔住了去路。所以，在攻城的一方常有幾個人扛著粗重的木樁前來撞門，要花費好長時間才能將城門撞開，而有時也可能撞不開。