敦煌玉門關附近西漢長城最高的壹段，建在當古隧道以東約300米處。現有的墻系統由流沙、散石、紅柳或蘆葦構成。這完全是由當地的自然地理條件決定的。這裏沒有黃土和石頭，只出產流沙和鵝卵石，而附近的沼澤地裏生長著蘆葦和紅柳。漢人建城時就地取材，將流沙、鵝卵石、蘆葦混合，層層鋪開。壹般每層厚度在20至30厘米不等，整面墻的高度可達3米以上。然而，內蒙古西尼烏蘇山以西的壹段漢代長城是用石頭建造的。從西尼烏蘇往東，壹段是石板材和夯土，再往東，全是土，也是就地取材造成的。明朝仍然沿襲前代的做法，建城方法更加靈活多樣，在長城修築工程中達到了頂峰。墻的高度根據地形也是合適的，壹般在陡峭的山上較低，平地較高。在石頭少土多的土地上，夯土墻多為板築，或用土坯砌墻，如遼東部分長城和嘉峪關附近的長城。在多石的山區，壹般用田埂作為墻基，外面用磚石和青磚，裏面用黃土或碎石，可以節省建築材料和人工。還有用石頭砌成的石垛墻，用陡峭的山勢人工鑿成的開山墻，用陡峭的山勢作屏障的山險墻，如遼東山區、燕山山區的居庸關、八達嶺、金山嶺、慕田峪等。此外，還有在有樹有板的懸崖上設置的崖壓，以及在低窪多水的地方因地制宜挖的邊溝，這些地方不適合建墻。在河岸和山谷中，自然陡峭的懸崖往往稍加修整就成了障礙物，河流和山谷的天然護城河構成了壹道堅固的防線。這些就地取材、因地制宜的修築長城的方法，既減少了工程量，又達到了防敵於險的理想效果。
就長城的形制和防禦功能而言，它從產生的那壹天起，就不僅僅是壹座孤立的城墻，後期越是完善嚴密，長城的整體防禦能力就越是不斷增強。
從河北、內蒙古戰國時期的長城遺址來看，此時的長城沿線已經分布了烽火臺、城壘等設施，建立了信息傳輸系統和縱深防禦配置。秦漢時期，各種設施進壹步完善。除了烽火臺和樓閣，長城內外還增加了駐軍城市，並向縱深發展，形成網絡。根據文獻記載，結合出土漢簡和實地考察，可以知道這裏有大量的烽火臺，而且它們延伸到長城以外很遠的地方。部隊駐紮的守備鎮石屯，面積壹般都很大，有幾百米見方。長城經過的地方，都設置關隘，嚴加防守。長城的建造者還特意在城墻和城堡的外側設置了壹些障礙物，如僵瀑、虎瀑等。在秦朝，榆樹被廣泛種植在河套長城沿線，以阻止騎兵，這就是所謂的關羽。北齊時，在長城內設置駐軍，處理城鎮險情，並建部隊，形成壹線防禦。金代長城大部分在今天內蒙古的草原上，壹般在城墻外側挖護城河式的壕溝，在交通十字路口雙溝雙壁並列，形成外壕、輔壕、內壕、主墻等幾道防線。墻上貼著馬臉和烽火臺，裏面分布著駐軍或關城。溝墻合壹的黃金長城，增強了邊疆的防禦能力。馬臉的加入有利於保護守城士兵的安全，射殺攻擊城墻的敵人。
明代長城的工程技術、形制和防禦功能達到了中國長城建築史上的頂峰。明長城的墻體結構堅固，造型和設置靈活多樣。京西北的傅玄鎮長城，作為京城的屏障，地處蒙古人南下的十字路口，地理位置十分重要。這裏有內外兩道長城，由居庸關、紫荊關、刀馬關組成的“內三關”就放在內長城上。形成外長城蓋內長城，內長城守內三道，內三道守京城的縱深防禦體系。明代長城重要關隘的建制和防禦設施非常全面。壹般有方形和多邊形的關城，附有壹個骨灰盒，還有壹些羅城和護城河，保護非常嚴格。此外，長城沿線還設置了屏障、堡壘、敵臺、觀察墩等設施，形成了由點到線、由線到面的防禦體系。明長城將軍事重鎮、關城、關隘有機地連接起來，使之成犄角，遙相呼應。這樣幾十個地方的陷落，也可以減緩敵人的行動，迅速集結部隊，重新組織有效的防禦。這從它構思巧妙，布局合理就可以看出來。
歷代長城的修建都是分區、分片、分段承包完成的。主要依靠軍隊，招收民夫。蒙恬率領數十萬大軍擊敗匈奴後，秦朝以軍隊為主力修建了長城。當然，秦始皇也在長城沿線強行招募了大量民工。後來，秦政府在長城沿線設置12郡，承擔起維護和保衛長城的重任。漢代修築河西長城時，由武威、張掖、酒泉、敦煌四郡分段負責，然後各郡依次將任務分配給下屬各郡、各段，層層分段落實任務，最後落實到各個防禦陣地的守軍身上。明朝也是用這種方法。著名的甄姬長城是戚繼光帶領軍民修建的。