大同古城墙很宏伟。同城墙位于今大同市城区，因城墙遗迹依然明显，在绝大多数现代版的大同地图上仍有标注。大同城筑邑历史应该说相当悠久了，现存的主城墙为明代洪武五年（1372）大将军徐达在北魏、唐、辽、金、元旧土城的基础上修筑而成的。形成今天世人所看到的大同镇城。最后完工的大同镇诚呈大致正方形，边长达到1.5公里和1.75公里，周长6.5公里，面积2.63平方公里，以巨大的条石为基础，城墙内芯为三合土夯筑，外包每块重达17斤的青砖，城墙高14米，垛墙上又砌长５米、高0.8米、厚0.5米的砖垛，垛间距0.5米，共580对垛子，据说代表了大同当时所辖的村庄数。大同镇城设四门：东和阳门，南永泰门，西清远门，北武定门，东城墙南段(北望)每个门又各有瓮城。其中，东城墙的墙体长1800米，瓮城墙长700米，一座门楼、一座箭楼、一座月楼、十二座望楼、两座角楼及两座控军台。
在徐达的精心筹划和严明督工下，大同城池的建筑达到了有史以来最精美的程度：城墙四角建角楼，西北角有“乾楼”，高大瑰丽，为“大同八景”之一。城墙四周伫立着54座望楼，96座窝铺。城墙外马面凸凹相间，排列有序。突出部分为城墙垛子，每边计12个，外加角墩4个，计52个。墩距113米，墩作梯形结构。四角墩外各建控军台一座，宽16.6米，纵约15米，与角墩间距6.6米，上架踏板与城墙相通。四门之外是瓮城，瓮城城门的门洞进深约30米，上建箭楼或匾楼。城墙外侧修壕堑，深约5米，宽约10米，俗称护城河，曾经波光涟漪，上设吊桥。城内有4条大街、8条小巷、72条绵绵巷，街衢规整通达。每条大街中段十字路口各建一楼，东有太平楼，南有鼓楼，西有钟楼，北有魁星楼。城中心为4座精美的牌坊，称四牌楼。如今这些建筑多毁于现代，只有鼓楼硕果独存，至今仍然耸立在街心，“四牌楼”则只成了一个名字，其附近地区是大同市最繁华的商业中心。
我们今天所能见到的历史资料中记载，大同城有一个独特的现象，它并非一个单独的四方型堡垒状城市，大同城格局由四部分组成：主要部分为高大坚固的镇城，在镇城的南、东、北墙外另外各有一个自成一体的四边形小城，分别叫做南小城、东小城、操场城，而各个小城也有独立的瓮城和月城，均与镇城相隔不到两百米，用吊桥与主城连接。这样如果要进入大同镇城，必须先要通过三个小城中的某个，光通过的城门就至少需要过4到6个。就是进了外围的小城，主城的吊桥不主动放下，仍然进不到大同镇城里，这种防守措施使大同镇城真正成为了固若金汤的安全之地，为中国古代军事建筑中颇具特色的重镇名城。又因大同民间传说此地为凤凰降落的地方，因此这种四城有序排列的筑城格局被称为“凤凰单展翅”，今大同地图多只描绘大同城与操场城的故址，而从未见有用同样标志线标注东小城与南小城，实际上，这两个关城如今依然可以找到一些踪迹，只是，这些小城的修筑都在明朝中后期，并非徐达所为。
明、清时期，特别是明代，大同是以军事重镇而扬名四海。由于它在北部边防中占据十分重要的地位，在多次的军事斗争中发挥了重要作用，即所谓“屏全晋而拱神京”。再加之其布防之严密，设施之坚固，建筑之高大，在我国古代城防建设史上也属少见。囚此，一直享有“巍然重镇”和“北方锁钥”之誉。