Kinh thành Huế là một tòa thành gần như hình vuông, mỗi cạnh khoảng 2,5 km, riêng mặt trước hơi uốn cong theo thế của khúc sông Hương chảy qua trước thành.
Bên trong Kinh thành có một vòng thành nhỏ hơn, gọi là Hoàng thành - một tòa thành có mặt trước và sau dài 622 m, hai mặt bên dài 604 m; đây là nơi đặt các cơ quan trọng yếu của triều đình.
Bên trong Hoàng thành lại có một tòa thành nữa nhỏ hơn là Tử cấm thành - mặt trước và sau dài 324 m, hai mặt bên dài 290 m; đây là nơi ở của hoàng gia. Người ta còn gọi Hoàng thành (bao gồm cả Tử cấm thành) là Đại Nội.
Vòng tường thành
Giữa năm 1802, vua Gia Long lên ngôi, ông nghĩ ngay đến việc xây dựng một kinh thành mới ở Huế. Trong hai năm 1803 và 1804, việc quy hoạch (lựa chọn địa điểm, khảo sát thực địa, định vị mặt bằng, hoạch định các kiến trúc,…) được đích thân vua Gia Long cùng đại thần Nguyễn Văn Yến thực hiện. Kinh thành Huế bắt đầu xây dựng năm 1805 dưới triều vua Gia Long, quá trình xây dựng không liên tục, kéo dài tới năm 1832 dưới triều vua Minh Mạng thì cơ bản hoàn tất.
Tháng 4/1805, công việc xây dựng Kinh thành bắt đầu. Khoảng 3 vạn nhân công đã được triều đình huy động vào công việc. Đầu tiên, họ đào một con sông bao quanh mặt bằng được quy hoạch làm Kinh thành, rồi lấy số đất đó để đắp nên một bức tường thành bằng đất.
Theo sách Đại Nam thực lục chính biên, thấy công việc xây dựng Kinh thành hết sức vất vả và nặng nhọc nên vua Gia Long đã trả công cho binh lính rất rộng rãi. Nhà vua còn quan tâm đến vấn đề thời tiết mà đặt ra quy định về giờ giấc làm việc để tiện cho dân binh, tránh ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. Vua lại hạ lệnh cho Thái y viện phải chia đóng ở nhiều địa điểm trên công trường để chăm sóc sức khỏe cho dân binh đang đào đắp Kinh thành.
Công việc đắp tường thành bằng đất kéo dài từ tháng 4 đến tháng 8/1805 thì xong. Mãi đến năm 1818, vua Gia Long mới cho xây gạch ốp tường thành. Họ bắt đầu tiến hành dùng gạch vồ xây ốp vào mặt tiền và mặt hữu (phía Tây), sau đó vua Gia Long mất năm 1820 nên công việc lại tạm đình, tới năm 1822 (triều vua Minh Mạng) mới tiếp tục tiến hành ốp gạch cho mặt hậu (phía Bắc) và mặt tả (phía Đông).
Lớp vòng thành ngoài cùng này dày tới 21,5 m, bao gồm 18,5 m tường thành bằng đất, lớp gạch vồ xây bó ở mặt ngoài dày 2 m, lớp gạch xây bó ở mặt trong dày 1 m. Mặt thành được xây giật cấp từ ngoài vào trong. Mặt lớp gạch xây bó bên ngoài cao 6,6 m, còn mặt lớp gạch xây bó bên trong chỉ cao 2,1 m.
Năm 1831-1832, vua Minh Mạng cho xây thêm tường bắn ở trên mặt ngoài cùng vòng thành (xây tường gạch cao lên, chừa các khoảng hở để nấp bên trong bắn ra, giống lỗ châu mai). Đến thời điểm năm 1832 này, việc xây dựng vòng tường thành của Kinh thành Huế mới coi như hoàn thiện. Chu vi vòng thành ngoài cùng này là hơn 10,5 km.
Con sông đào bao quanh bên ngoài vòng thành (để lấy đất đắp thành), gọi là Hộ Thành Hà, rộng hơn 20 m, làm thành một vòng chiến hào bảo vệ Kinh thành. Hộ Thành Hà được nối thông với sông Hương bên ngoài, và với sông đào Ngự Hà bên trong Kinh thành, để điều tiết lưu lượng nước bên trong Kinh thành.
Bên trong lớp tường thành là hàng loạt các kiến trúc của Kinh thành Huế, bắt đầu từ Kỳ đài được xây dựng ngay trên mặt tường thành, tiếp theo là Hoàng thành - nơi đặt các cơ quan trọng yếu của triều đình - được bao quanh bởi một vòng tường thành nhỏ hơn, với cổng chính là một kiến trúc nổi tiếng: Ngọ Môn.
Kỳ đài
Kỳ đài nằm chính giữa phía trước Kinh thành, được vua Gia Long xây dựng vào năm 1807 và vua Minh Mạng cho tu sửa vào các năm 1829, 1831, 1840.
Kỳ đài được xây làm 3 tầng chồng lên nhau, tầng dưới rộng, các tầng trên bó nhỏ lại dần. Các tầng hình ngũ giác với cạnh đáy quay về phía trong Kinh thành, hai cạnh nhỏ tạo ra một góc hướng ra phía ngoài sông Hương.
Tổng chiều cao của 3 tầng đài là 17,5 m. Cột cờ ban đầu dùng bằng gỗ, dựng ở chính giữa tầng đài trên cùng. Năm 1904, cơn bão lớn làm cột cờ bị gãy, vua Thành Thái cho thay cột mới bằng gang.
Năm 1947, trong chiến tranh, cột cờ lại bị đổ gãy. Năm 1948, cây cột mới bằng bê tông cốt thép được dựng lên cho đến ngày nay. Thân cột cờ cao 37 m, tổng chiều cao từ mặt đất đến đỉnh Kỳ đài là 54,5 m.
Hoàng thành
Hoàng thành là lớp thành thứ hai bên trong Kinh thành, được bắt đầu xây dựng năm 1804, bao trong lòng nó là khu vực trọng địa số một của Kinh thành.
Tường thành được xây bằng gạch, cao 4,16 m, dày 1,04 m. Chu vi vòng tường Hoàng thành khoảng 2,5 km, mỗi mặt trổ một cửa. Cửa phía Nam là Ngọ Môn, cửa phía Bắc là cửa Hòa Bình, cửa phía Đông là cửa Hiển Nhơn, cửa phía Tây là cửa Chương Đức.
Bên ngoài lũy thành có một hệ thống hào bao bọc Hoàng thành, hào rộng 16 m, sâu 4 m, được kè bằng đá, gọi là Ngoại Kim Thủy.
Giữa tường lũy Hoàng thành và hào nước Ngoại Kim Thủy bao quanh là một khoảng đất trống rộng 13 m, được gọi là khu vực phòng lộ. Người ta giải thích rằng, đề phòng khi bị tấn công, trong trường hợp tường thành có bị đổ, gạch sẽ đổ xuống khu đất trống này chứ không đổ xuống lấp hào nước (khiến bộ binh địch dễ dàng xâm nhập).
Ngọ Môn - lầu Ngũ Phụng
Ngọ Môn là cửa chính của Hoàng thành, nằm ở phía Nam. Ban đầu, vua Gia Long cho xây bên trên Ngọ Môn một cái đài nhỏ gọi là Nam Khuyết đài, đến năm 1833, vua Minh Mạng cho phá bỏ Nam Khuyết đài, xây dựng lại Ngọ Môn mới đồ sộ như ngày nay.
Ngọ Môn gồm hai phần: phần đài - cổng bên dưới, và lầu Ngũ Phụng bên trên. Nền đài cao gần 5 m, hình chữ U liền với tường thành, đáy dài hơn 57 m, cạnh chữ U dài hơn 27 m.
"Đáy chữ U" có 3 cổng vào Hoàng thành, được xây bằng đá, các xà gồ trên vòm cổng được làm bằng đồng thau (để đỡ sức nặng của lầu Ngũ Phụng bên trên) tiết diện 15cmx12cm, và trần được lát các tấm đồng dát mỏng.
Cửa chính Ngọ Môn rộng và cao nhất, chỉ dành riêng cho vua đi (vì thế ngày xưa hầu như luôn đóng kín). Hai cửa bên là Tả Giáp Môn và Hữu Giáp Môn thấp hơn, dành cho các quan văn, võ theo hầu trong đoàn Ngự đạo của vua.
Hai bên cánh chữ U có hai cửa Tả Dịch Môn và Hữu Dịch Môn chạy dọc theo chiều dài cánh chữ U, là lối dành cho voi, ngựa và lính tráng. Qua Ngọ Môn là đã vào đến bên trong Hoàng thành - còn gọi là Đại Nội.
Bên mặt trên của đài Ngọ Môn là lầu Ngũ Phụng - tòa lầu gỗ 2 tầng bao gồm tổng cộng 100 cây cột lim, trong đó có 48 cột thông suốt cả hai tầng lầu - là lễ đài được dùng để tổ chức một số cuộc lễ lớn hàng năm của triều Nguyễn xưa. Lối lên lầu Ngũ Phụng là các bậc thang xây hai bên phía sau cánh chữ U của Ngọ Môn.
Nền lầu được tôn cao hơn mặt đài cổng 1,15 m, cũng chạy ôm theo hình chữ U. Lầu Ngũ Phụng có hai tầng, tầng dưới lớn, tầng trên nhỏ, với 13 gian kết cấu thành một bộ khung cũng theo hình chữ U như nền đài. Mái tầng dưới nối liền, chạy vòng quanh che các hành lang (hình chữ U). Mái tầng trên được chia làm 9 bộ to nhỏ, cao thấp khác nhau. Trên nóc các bộ mái trang trí nhiều hình chim phụng nên lầu mới được gọi là lầu Ngũ Phụng.
Tầng dưới bên phải lầu Ngũ Phụng có đặt một chiếc trống lớn, bên trái đặt một chiếc chuông đồng lớn, đúc vào năm Minh Mạng thứ 3 (1822). Chuông được đúc tinh xảo, giá treo chuông cũng được chạm trổ đầu rồng.
Trên thân quả chuông có khắc một bài minh, sách Từ Ngọ Môn đến điện Thái Hòa (NXB Trẻ, 1994), dịch tóm tắt:
Khi Hoàng thượng tại vị được 3 năm, nghĩ đến việc đúc chuông lớn biểu lộ tiếng nói của mình, ra lệnh các quan có tài viết thành văn để ghi lại. Trộm nghĩ chuông là khí cụ phát ra âm thanh của nguyên khí. Âm thanh này được dùng trong buổi triều hội, yến tiệc. Âm vang của nó khiến nhân tâm cảm động để thấm nhuần cái đức của Trời Đất mà không kể công mình... Đó là bằng chứng của sự thịnh trị thời thái bình vậy. Nay, chúng thần chấp tay bái để xin hiến bài minh rằng:
Thánh Hoàng khổ trị
Trăm phép quang minh
Nay chuông được đúc
Đều đúng quy trình
Không bày, không vẽ
Vang rộng nguyên thinh
Xa vang, gần rõ
Cùng hưởng hòa bình
Ngàn năm sau nữa
Cùng hưởng công thành