早在明王朝建立前，当朱元璋攻克徽州后，一个名叫朱升的隐士便告诉他应该高筑墙，广积粮，缓称王。朱元璋采纳了这些建议。当全国统一后，他便命令各府县普遍筑城。朱元璋以为天下山川，唯秦中号为险固。西安古城垣就是在这个建城的热潮中，由都督濮英主持，在唐皇城旧城基础上扩建起来。

明代扩建后的西安城墙高12米，顶宽12-14米，底宽15-18米，周长约13.7公里。城墙每隔120米修敌台一座，突出在城墙之外，顶与城墙面平。这是专为射杀爬城的敌人设置的。敌台之间距离的一半，恰好在弓箭的有效射程之内，便於从侧面射杀攻城的敌人。城墙上共有敌台98座，上面都建有驻兵的敌楼。

古代武器落后，城门又是唯一的出入通道，因而这里是封建统治者苦心经营的防御重点。西安城东、西、南、北四座城门，分别有正楼、箭楼、闸楼三重城门。闸楼在最外，其作用是升降吊桥，箭楼在中，正面和两侧设有方形视窗，供射箭用。正楼在最里，是城的正门。箭楼与正楼之间用围墙连接，叫瓮城，是屯兵的地方。瓮城中还有通向城头的马道，缓上无台阶，便於战马上下。全城还建有马道11处。城墙四角都有突出城外的角台。除西南角是圆形，可能是保持唐皇城转角原状外，其他都是方形。角台上修有较敌台更为高大的角楼，表明了这里在战争中的重要地位。城墙上外侧筑有雉堞，又称垛墙，共5984个，上有垛口，可射箭和了望。内侧矮墙称为女墙，无垛口，以防兵士往来行走时跌下。

最初的西安城墙完全用黄土分层夯打而成，最底层用土、石灰和糯米汁混合夯打，异常坚硬。后来又将整个城墙内外壁及顶部砌上青砖。城墙顶部每隔40-60米有一道用青砖砌成的水槽，用於排水，对西安古城墙的长期保护起了非常重要的作用。城四周环绕著又宽又深的城河，正对城门处设有可以随时起落的吊桥。吊桥一升起，进出城的通路便被截断。

明代西安城垣曾是一个庞大而精密的军事防御体系，也是我国现存最完整的一座古城堡。西安古城堡显示了我国古代劳动人民的聪明才智，也为我们研究明代的历史、军事和建筑等提供了不可多得的实物资料。