大同的城墙不输西安北魏时期，自拓跋于天兴元年（公元398年）七月迁都平城，开始了声势浩大的京畿建设，这是大同城首次大规模修建。在都城建设上效法曹魏邺城和汉长安的经验，又将本民族的文化理念融入都城建设中 。
洪武五年（公元1372年）大将军徐达督率军民在辽、金、元土城的基础上“增筑”大同城，大同镇城的规制便于此奠定，形成世人所见的大同镇城。这是大同城第二次大规模修建。
景泰年间（公元1450——1457年），巡抚年富首于城北筑起一座小城，名曰操场城，即北关。
天顺年间（1457——1464年），巡抚韩雍续筑东小城、南小城，周长各为2．5公里，即东关和南关；分别在城东和城西修筑聚乐、高山二堡 。
宏治十三年（公元1500年）在城东和城西复加扩展，并建门楼 。
嘉靖二十九年（公元1550年），俺答以数万骑入犯，鉴于大同地区的紧张局势，明王朝又一次不得不破费巨资，大兴土木，以加强大同镇的防务 。
嘉靖三十九年（公元1560年），巡抚李文进增高南小城2.6米 。
隆庆年间（公元1567——1572年），巡抚刘应箕将城墙增高3.3米，增厚2.6米，“石砌砖包”，并建起四座门楼 。
顺治六年（公元1649年），因姜瓖反清事件，多尔衮强令清军将大同城墙“斩城”五尺。
顺治十三年（公元1656年），大同城进行了全面修治 。
民国（公元1912年——1949年）以来，大同地区屡经战乱，从民国初年的军阀混战、日军攻占大同、解放战争中大同集宁战役，大同城池均有不同程度之损坏。
1914年，晋北镇守使张汉杰拆毁北门楼和零散望楼残屋，用于建私人住宅和兰池戏院，后来在北城门原址重修了不伦不类的欧式城楼。
1946年大同攻防战中，城墙、城门、城楼、望楼、角楼等均遭不同程度之损坏。
1952年北城门、东城门、西城门被拆除，门洞渐成为豁口 。
1964年7月1日，南城门楼被“落架保护” 。
2008年，因古城墙夯土墙体遗存较好，对70%夯土城墙进行包砖整体修复 。
2016年11月18日上午11时18分，大同古城墙成功完整合拢。