北宋時，蘭州是西夏、宋、金交戰的前線，出於防守的需要，人們將修築城池視作頭等大事。不僅在蘭州修築了大量的堡寨，而且也對蘭州城進行了多次整修。
北宋時期，第一次修補是在元豐四年（1081年）。這年6月，宋朝發動五路大軍進攻西夏，7月，詔李憲“相度置船筏於洮河上遊，相機率兵東下……”8月，李憲率軍越過馬銜山，進占龕穀寨、三角城，然後從夏官營取道桑園峽進攻蘭州。9月2日，進占蘭州。宋朝派李浩守蘭州，同時開始修築蘭州及其周邊的城寨。當時的蘭州城位於解放前蘭州城的西南角，這個時候的蘭州城比較小，東西600餘步，南北300餘步。
1083年，人們再次整修隋唐時修建的蘭州城。由於隋唐時期的蘭州城主要靠近蘭山，距黃河比較遠，不能充分利用黃河天塹，於是人們在瀕臨黃河的地方展築蘭州城，廢舊南城。同時依照百步法，設定蘭州守城人數為6456人，整個蘭州共計有8000名駐軍。後來為增加防禦力量，宋哲宗紹聖四年（1097年）時，苗履建議修複金城關，並在黃河上架設浮橋。這年4月，蘭州軍事推官鍾傳，趁著宋夏在靈平會戰，於6天之內在黃河上架設浮橋，修築金城關。後來苗履再次增築蘭州北城。宋徽宗時（1104年），人們再次增築蘭州北城，由於戰亂不斷，這個時候蘭州隻有981人。
丈，池深一丈五尺，周六裏三分，三麵土築，麵磚，下臨黃河，建四門，上各建層樓戍鋪”。
元代蘭州基本上屬於內地，城市的防禦體係在人們心中逐漸淡化。到了明代，由於明政府放棄了嘉峪關以西的地方，再加上明政府同漠北的蒙古族長期處於戰爭狀態，因而人們多次修築蘭州城，這是蘭州城池大發展的時候。解放前的蘭州城，基本上就是人們在明清基礎上擴建而成的。
明洪武十年（1377年），蘭州衛指揮同知王鑄，在宋、元蘭州城的基礎上，增築蘭縣城，東西長一裏二百八十步，南北寬一裏八十二步，高三丈五尺，闊二丈六尺。開四座城門：東為承恩門，南為崇文門，西為永寧門，北為廣源門。城門之上，均建城樓。
從這之後到解放前，蘭州城經曆了多次的維修和擴建。明宣德時（1426年～1435年），僉事卜謙、指揮戴旺修築外廓，共十四裏二百三十一步。明英宗正統十二年（1447年），都指揮李進增築承恩門外廓，自西北至東北，共99丈餘，並辟城門九座：東關迎恩門，即今東方紅廣場東口；東北為廣武門，在今秦安路與金昌路相交處；再往東北為天塹門，在今靜寧路北口；南為拱蘭門，在今舊酒泉路蘭州卷煙廠稍南；東南為通遠門，在今靜寧路與暢家巷西口相交處；西南為永康門，在今勝利飯店與市交通局樓之間；再往西南為靖安門，在今臨夏路通下溝路口稍南；西為袖川門，在今臨夏路西口清真寺西南側。城門上皆建城樓。
明孝宗弘治十年（1497年），都指揮梁喧築東廓外牆360丈。明神宗萬曆八年（1580年），副使李堯德用磚石砌北城牆，城堞均用磚砌築。
清代也曾多次修築蘭州城。康熙六年（1667年）、二十四年（1685年），乾隆三年（1738年）、三十八年（1763年），嘉慶十年（1805年）等都進行過修築。
道光十三年（1833年）陝甘總督楊遇春再次修築後，將部分城門改名：承恩門改為來煦門、永寧門改為鎮遠門、崇文門改為皋蘭門，外廓（即關城）改天塹門為慶安門、天水門為通濟門，永康門為安定門、靖安門為靜安門。同治元年（1862年），護陝甘總督恩麟為四內城門各增築一座甕城重門，加強和改善了對於內城的防守態勢。
至此清蘭州城基本定形，共計內城周長6裏200步，有10座敵台上建有敵樓，建有垛口1929個；外廓周長18裏123步，有6座敵台上建敵樓，有垛口3920個。
解放後，隨著城市經濟建設的發展，再加之城牆已不能抵禦各種現代化的重武器，又因城牆的作用日見衰微，在北京拆除城牆的帶動下，蘭州也拆除了城牆。當時，有幾十萬人參與了拆牆，蘭州城池的最後一段城牆也於2002年拆除。現在人們已經看不到蘭州城池昔日的模樣了。