汉中城垣,最早建于战国时期。《史记·六国年表》载:“秦厉共公二十六年(前451),左庶长城南郑”。左庶长督筑的南郑城,是以西周井田格局修建的。《读史方舆纪要》载:“城在府城东北二里”,即今本市新桥、二道关一带。汉代对城扩建,《水经注》载:“南郑大城周42里,城内有小城,南凭流津,北结环雉,金镛漆井,皆汉所筑”。近年,在市内西区7次发现连片古水井群,出土的汉代砖井大型陶制水井圈、下水管道、汉砖汉瓦、窑藏青铜器等,证实汉代城与今城同址。在城郊出土的汉代鎏金铜尺、铜镜、陶仓等珍贵文物,更证实当时城区是汉代较热闹的商贾区,可见“金镛漆井”的繁华景象。晋朝时,对城区又作过改建,《晋书》载:“咸康中(326—342),梁州刺史司马勋,断小城东面三分之一,以为梁州、汉中郡、南郑县治”。隋朝和宋代,移城重修,《读史方舆纪要》载:“隋大业八年(612),移县治郡西城南,临汉水。宋嘉定十二年(1219)重筑”。
明、清两代曾10次维修。明洪武三年(1370),重修府城,城周九里八十步,高三丈,上阔一丈五尺,下阔二丈五尺。城四门:东朝阳、西振武、南望江、北拱辰。正德五年(1510),以砖建层楼于上。万历三十年(1602),禁人耕于城畔,以固城根,环以池,阔十丈,深八丈八尺。天启元年(1621),因建瑞王府,展北二十步。清顺治十三年(1656),修四门,“复俱倾圯”。康熙二十七年(1688),重修东城楼,二十八年重修南、北两城楼,二十九年复修西城楼,建城身、月城、炮台,周围二千三百余丈。乾隆二十年(1755),补修砖城二百数十丈。嘉庆十一年至十八年(1812—1819)重修府城,砖砌城墙二百七十一丈,重建四座城楼,均为上下二层,砖墙木柱,额北门曰“雍梁锁钥”,额南门曰“山南保障”,城门为砖石拱砌,四城门中,除东门有三道城门,中有瓮城外,其余三座均为二道城门,城门的朝向,东、西、北三门皆正向,惟南门的外门朝东(今么儿拐)。城上还建月城、炮楼四座,大炮台二座,四城门外另建吊桥一座。在城东南角建三台阁,阁楼两层,砖木结构,宽三米,高十米。
民国22年(1933),修城关碉堡。抗日战争期间,为防空袭,便于市民疏散,新开辟建国门(又称新南门)、复兴门(又称新北门)。民国27—28年(1938—1939),拆除各瓮城内房屋,将昔日弯道改直,又兴建东门外石桥两座及汉兴桥一座。民国30至31年(1941—1942),城门外修建砖石拱桥,有东门第一桥、东门第二桥,南门桥、西门桥、建国桥、北门桥、复兴桥、汉兴桥。同时整修城门及卫兵岗房十二座。
明初的重修,奠定了今日城区的格局,即南北、东西主要街道形成垂直相交的中轴线,其他街巷与此平行,构成井田式的街区网。清代除沿用明城墙作防御之用外,还在商业繁华的东关修筑围城,谓之“土城”,并与府城相连,均引山河堰水入城濠,构成了城外有城的特殊形制。城墙高10米,厚8米,顶宽5米,城上周长4120米,基外沿周长5592米,城门外有瓮城,城墙外距城濠之间有15米宽的趟地,城濠河水绕城一周。四大城门出口城墙上均有两层的城门楼,门高5米,宽4米,其侧有登城斜道,宽约丈许。城东南墙角下有6350平米水面的饮马池,为游人观赏和居民纳凉歇息之地。《续修南郑县志》载:人民丛居,城郭岿然,树表分道,列为市廛,四通八达,路区相连,虽繁盛不及长安,亦陕西第二都会。南关正街、东关正街各向外延伸二里余。东关是清代和民国时期陕西的经济贸易中心,农副产品集散地,古老深邃的行店大院栉比鳞次,商行以石条砌门面,同汉口当时同类商行相仿。反映城市专业街区特点的有伞铺街、碗铺街、皮坊街、管子(毛笔)街、中学巷、府街、县街、文庙巷等。具有传统风貌的居民街巷,有豆家巷、高家巷、山西会馆巷、康家花园、吴家花园、县庙巷陈翰林家庭院等。抗日战争时期,为防空袭,利用城墙基地挖掘防空洞,有的拆去城砖补修公共建筑。1949年,城墙根基空虚,多段倒塌。
解放后,为贯通文化街与北团结街的交通,于1950年至1951年,在县庙街东口,新辟新东门,拆除东门、北门。1953年为城市基本建设和交通的需要先后拆除南门、西门及瓮城。1956年在县街(今民主街)西端,拆除城墙通西环路。随后,东、北城墙陆续被基建和居民用土挖掉,南和西城墙保护,起防洪作用,“文化大革命”中相继被一些单位基建占用,现仅在南门西侧、新西门两处残存部分旧城墙。