Trên diện tích 36.000m2, thành là một quần thể kiến trúc quân sự theo kiểu Vauban của Tây Âu thế kỷ 17,18. Tường thành hình lục giác dài 2.693m, sáu cạnh không đều nhau, ngoài thành có hào nước sâu. Khi xây xong thành có sáu cửa, ở sáu cạnh tường, nay chỉ còn lại 4 cửa: Đông, Tây, Tiền (Nam), Hậu (Bắc). Năm 1823, cửa Tả Hữu đã bị lấp, tới nay không còn dấu vết gì. Hiện chỉ còn hai cổng Đông và Tây gần như nguyên vẹn. Theo tư liệu cũ, bên trong thành trước đây có nhiều kiến trúc độc đáo như hoàng cung, dinh án sát, dinh tuần. Thành Diên Khánh đã từng là tổng hành dinh của nghĩa quân Cần Vương-Khánh Hòa trong những ngày đầu chống Pháp.
