寿县古城墙平面略呈方形，旧有瓮城、谯楼之设，重关叠雉，制度森严。后来，楼台大部分已毁，但是城墙仍屹立于淮淝之滨，斑蚀剥离，历经沧桑。
古城东南两面有护城河，北环淝水，西连城西湖，四隅有河，东北、西北隅各设水关一处。城置4门，东为宾阳门，西为定湖门，南为通淝门、北为靖淮门。
城垣保存完整，周长“十三里有奇”，大概在6650米左右。垛墙之下墙体高7.7米，底宽18米至22米之间，顶宽4米至10米。墙体以土夯筑，外侧贴砖，外壁下部用条石砌筑2米高的墙基。
城墙外壁贴砖石，底部1.5米，顶部为0.5米至0.8米，高1米。下部间隔2.8米设一高0.37米、宽0.2米的长方形射洞，射洞作壶门状，下口与城墙顶平。城墙砖石之间都是用糯米汁拌石灰等物弥合，非常牢固，旧有“铁打的寿州城”的称誉。
四门皆于城墙外再设瓮城，内外门洞均为砖石券顶结构。除南门外，东、北、西3门的瓮城门均与城门不在同一中轴线。
西瓮城门朝北，北瓮城门朝西，均与所在城门在平面上呈90度直角，而东瓮城门与城门平行错置4米。
这种巧妙设置是基于军事防御上的考虑，即敌军突破瓮城后，需改变方向才能攻击城门，守军可乘机关门打狗，消灭瓮城内之敌。
据《寿州志》记载，城墙原有“角楼八座，警铺五十五所”。后来仅保留下来了1处马面，3处敌台。马面位于城西北拐角处，俗称“地楼”。
马面凸出城外部分长2米、宽5米，高与城墙齐平，中空有石级递下，三面有射洞。3座敌台，一处在东门南160米，凸出城外廓，长3.5米，宽15.5米。一处在南门东500米，外凸2.5米，宽5米。
城外设有泊岸。泊岸，又称护城石堤，据《寿州志·城郭》载，石堤为1538年的时任御史杨瞻所创建。较以前堤高3米到5米，宽10米，一边紧贴城墙外壁，另一边濒临护城河，皆以条石垒砌。其用途既可增加城墙的坚固性，又能阻挡护城河水及洪水对城墙根基的冲刷。
两处涵洞实为水关，分别位于城东北、西北隅。涵洞始建年代失考，明清均有修葺。东涵壁有“崇墉障流”的石刻，为后来光绪年间在重修时，由吴中钱禄曾所题。
西涵南壁“金汤巩固”石刻，是在光绪时期进行重修的时候“辛庵彭城孙题”。两涵形制大体相同。如西涵，洞体方形，宽0.6米、深0.8米、长50米。其一端连通城内河渠，另一端伸出城外，经过城墙、石堤部分深1.5米。
涵周围起筑径、深均7.7米、厚0.5米的砖石结构月坎，坎与城墙等高。坎内壁设有石阶，可拾级而下，外壁围护厚实的堤坡。涵沟上封石板，设闸5道。城涵月坎的设置，在军事上可防止敌兵从水道匿进偷袭，在水系上又具有重要的防水功能。
人们可随时进坎启闭闸门，控流自如，既可避免内河积水的吞噬，又能消除外水倒灌的隐患。
寿县傍依淮淝水系，地势低洼，易受洪涝侵袭。古城犹如一道铁壁铜墙，除防御抗敌外，又是防洪的坚固大堤，历史上曾多次经历了洪水的冲击，保护了城中人们的安全。
寿县城墙