Thành hình vuông, chu vi gần 2.200 m, cao hơn 4 m, chân tường dày hơn 12 m, được thiết kế theo kiểu thành Vauban (mô hình thành lũy phòng thủ toàn diện nổi tiếng ở châu Âu thế kỷ 17 - 18). Các góc thành bố trí pháo đài đắp nhô ra để tăng tầm quan sát, kiểm soát toàn bộ khu vực xung quanh thành. Quanh thành là hệ thống hào sâu 3 - 4 m (có đường thu và thoát nước nối với sông Thạch Hãn) như một lớp rào bảo vệ tự nhiên.
Thành cổ đã được phục dựng gần như nguyên trạng - Ký họa của HS lớp 11 Lê Trần Mai Hân
81 ngày đêm khốc liệt - Ký họa của NTK Lê Quang Khánh
Thành có 4 cổng vòm (theo 4 hướng Đông, Tây, Nam, Bắc), rộng khoảng 3 - 4 m. Trước mỗi cổng có cầu (xây dạng vòm cuốn) bắc qua hào. Dưới chân thành có đường phòng hộ. Trên cổng có vọng lâu để quan sát.
Mặt bằng Thành cổ Quảng Trị - Ký họa của KTS Bùi Hoàng Bảo
Toàn cảnh thành cổ và con sông Thạch Hãn khi hòa bình - Ký họa của họa sĩ Trần Bình Minh
Nhà tưởng niệm và bến thả vòng hoa, bên bờ sông Thạch Hãn, nối với cửa tây thành cổ - Ký họa của KTS Thắng Ngô
Theo Bảo tàng tỉnh Quảng Trị, trong thành có Hành cung (cách cổng Tiền khoảng 500 m) là nơi vua nghỉ ngơi khi đến đây. Hành cung chu vi khoảng 400 m, xây dựng theo kiểu nhà rường (3 gian, 2 chái), mái lợp ngói âm dương, cột sơn son thếp vàng. Trước Hành cung là Kỳ đài. Sau Hành cung là nơi ở và làm việc của các quan lại. Những năm cuối thế kỷ 19, Pháp đã xây thêm đồn cảnh sát, nhà tù, bưu điện, trạm xá…
Đài tưởng niệm các chiến sĩ đã hy sinh - Ký họa của KTS Nguyễn Đình Việt
Cổng thành hướng nam, có cầu vượt qua hào nước rộng - Ký họa của KTS Thắng Ngô
Cổng thành trước cuộc chiến - Ký họa của KTS Trần Xuân Hồng
Dưới chế độ VNCH (1954 - 1971), thành lại thay đổi diện mạo và chức năng.
Hoang tàn sau cuộc chiến - Tranh của KTS Hoàng Dũng
Cuộc chiến đấu năm 1972 đã phá hủy hầu hết thành cổ - Tranh của KTS Phùng Thế Huy
Mùa hè đỏ lửa 1972 - Tranh của KTS Phùng Thế Huy
Sau cuộc chiến 81 ngày đêm (từ 28.6.1972 - 16.9.1972), thành cổ bị phá hủy gần hết, trừ cổng Hữu (phía đông). Đài Tưởng niệm xây dựng năm 1997 có hình dáng giống một nấm mồ chung. Cây đèn thờ giữa đài cao 8,1 m tượng trưng 81 ngày đêm chiến đấu khốc liệt.
Mưa đỏ - Tranh của họa sĩ Công Thắng
Đài tưởng niệm nằm ở khu trung tâm thành cổ, như một ngôi mộ chung, theo quan niệm âm dương, có 4 lối vào ở 4 hướng - Ký họa của KTS Thắng Ngô
Dấu tích chiến tranh trên Cổng Đông thành cổ với những vết đạn trên cổng và 2 cánh cửa sắt - Ký họa của họa sĩ Trần Bình Minh
Mới đây, bộ phim Mưa đỏ tái hiện 81 ngày đêm bảo vệ thành cổ Quảng Trị cũng vừa cán mốc doanh thu lịch sử hơn 600 tỉ đồng.
