Nằm ở xã Cổ Loa, huyện Đông Anh, TP Hà Nội, thành Cổ Loa được các nhà khảo cổ học đánh giá là "tòa thành cổ nhất, quy mô lớn vào bậc nhất, cấu trúc cũng thuộc loại độc đáo nhất trong lịch sử xây dựng thành lũy của người Việt cổ".
Tương truyền, tòa thành này gồm 9 vòng xoáy trôn ốc, nhưng căn cứ trên dấu tích hiện còn, các nhà khoa học nhận thấy thành có 3 vòng, trong đó vòng thành nội rất có thể được làm về sau, dưới thời Ngô Quyền.
Chu vi vòng ngoài 8 km, vòng giữa 6,5 km, vòng trong 1,6 km, diện tích trung tâm lên tới 2 km². Thành được xây theo phương pháp đào đất đến đâu, khoét hào đến đó, thành đắp đến đâu, lũy xây đến đó.
Mặt ngoài lũy dốc thẳng đứng, mặt trong thoải để đánh vào thì khó, trong đánh ra thì dễ. Lũy cao trung bình từ 4–5 m, có chỗ cao đến 8–12 m. Chân lũy rộng 20–30 m, mặt lũy rộng 6–12 m. Khối lượng đất đào đắp ước tính 2,2 triệu mét khối.
Thành nội hình chữ nhật, cao trung bình 5 m so với mặt đất, mặt thành rộng từ 6–12 m, chân rộng từ 20–30 m, chu vi 1.650 m và có một cửa nhìn vào tòa kiến trúc Ngự triều di quy.
Thành trung là một vòng thành không có khuôn hình cân xứng, dài 6.500 m, nơi cao nhất là 10 m, mặt thành rộng trung bình 10 m, có bốn cửa ở các hướng Đông, Bắc, Tây Bắc và Tây Nam.
Thành ngoại cũng không có hình dáng rõ ràng, dài hơn 8.000m, cao trung bình 3–4 m (có chỗ tới hơn 8 m).
Khi xây thành, người Việt cổ đã tận dụng chiều cao của các đồi, gò, đắp thêm đất cho cao hơn để xây nên hai bức tường thành phía ngoài, vì thế hai bức tường thành này có đường nét uốn lượn theo địa hình chứ không băng theo đường thẳng như bức tường thành trung tâm.
Mỗi vòng thành đều có hào nước bao quanh bên ngoài, hào rộng trung bình từ 10 m đến 30 m, có chỗ còn rộng hơn. Các vòng hào đều thông với nhau và thông với sông Hoàng.
Sự kết hợp của sông, hào và tường thành không có hình dạng nhất định, khiến thành như một mê cung, là một khu vực quân sự vừa thuận lợi cho tấn công vừa tốt cho phòng thủ.
Trong cấu trúc chung của thành Cổ Loa còn có một yếu tố khác làm phong phú thêm tổng thể kiến trúc này. Đó là những gò đất dài hoặc tròn được đắp rải rác giữa các vòng thành hoặc nằm ngoài thành ngoại.
Các lũy này được dùng làm công sự, có nhiệm vụ của những pháo đài tiền vệ, phối hợp với thành, hào trong việc bảo vệ và chiến đấu. Đây cũng là một điểm đặc biệt của thành Cổ Loa.
Có thể nói, thành Cổ Loa thể hiện sự sáng tạo độc đáo của người Việt cổ trong công cuộc giữ nước và chống ngoại xâm, đồng thời cũng là một bằng chứng trình độ kỹ thuật cũng như văn hóa của cha ông ta.
