明代曾經對繞固原城西北這道圮廢的戰國秦長城進行重新修築，加以利用。據《讀史方輿紀要》載，明弘治十五年（1502年），三邊總製大臣秦紘駐節固原，提督陝西三邊軍務，曾上表於固原衛設過四道防線。不僅在固原附近分兵禦守，而且又向南進，在平涼西北的火龍溝、虎山溝，慶陽府環縣的張麻溝、海子口，固原城西南六盤山中的金佛峽等地築牆立營，分兵防護。戰國的秦長城就是從海子河口稍南的滴滴溝口出，然後經過吳堡、枯井、明莊梁（又稱長城梁）而繞過固原城西北，於固原城北10餘裏處變成兩道長城，跨過清水河後又合二為一進入東山。沿著這段長城內側的明代城障，多是在秦時舊址的基礎上修築的。現遺存的還有固原城北十裏堡。在其地麵與牆身內，到處都遺落著秦漢時代的繩紋板瓦、簡瓦等。固原城西已圮的古城址，一裏見方，地麵上散布著許多明代瓦片，而剖麵土層裏卻還夾雜不少秦漢時期的繩紋瓦片。
明代之所以在固原城附近繼續利用並不斷加固修繕秦長城，與它當時所處的地理位置和邊防情況有直接關係。固原“左控五原，右帶蘭會，黃流繞北，崆峒阻南”，為曆代兵家必爭之地，是著名的古戰場。明初“，元人北歸，屢謀興複”成為邊患。正統十四年（1449年），北方蒙古火篩部南掠進入平涼以後，固原一帶邊防日顯重要。景泰元年（1450年），因這一帶屢遭蒙古貴族諸部的擾掠，在宋代鎮戎軍城的舊址上修築了固原城。景泰三年（1452年）又立為守禦千戶所。成化三年（1467年），南掠之敵攻破開城縣，遂將縣治移入固原城。後來，固原守禦千戶所又被奏升為固原衛。弘治五年（1492年），入居河套的蒙古火篩部不斷南掠又將固原衛升為固原州，管轄固原、靖虜等七衛。弘治十四年（1501年），火篩部由花馬池大舉進入平涼、鳳翔、臨洮、鞏昌。及至弘治十五年（1502年），兵部建議設大臣一員，開府固原，總製延綏（榆林）、甘肅、寧夏三邊軍務。
自從明朝設重臣駐守固原、總製陝西三邊軍務以後，固原州即升為鎮，固原便成為當時的邊防九鎮之一。弘治十八年（1505年），總製大臣楊一清又設立頭營至八營諸城堡。由於固原在軍事上的重要地位，修築這一帶的長城就勢在必行。弘治十七年（1504年），總製邊務大臣秦紘，不僅在固原城以北（今同心縣、海原縣）修築長城，而且還在固原城附近，重新利用環繞固原鎮城的秦長城遺址，以加強這座西北邊防指揮中心的城防工程。同時，在固原城北還修築了兩道長城以為防衛，並向兩側延長至固原城西南方和東北方的山中。此後，在嘉靖至萬曆年間，不時對秦長城及其他防禦工程進行加固和修葺。