- Thành Cổ Loa được xây dựng theo hình xoáy trôn ốc.
- Thành có 3 vòng khép kín với tổng chiều dài chu vi khoảng 16 000 m. Chiều cao từ 5 - 10 m, mặt thành rộng trung bình 10 m, chân thành rộng từ 10 - 20 m.
- Có hào bao quanh thành, rộng từ 10 - 30 m. Các hào thông nhau, vừa nối với một đầm lớn (Đầm Cả) ở giữa thành Trung và thành Ngoại, vừa nối với sông Hoàng.
- Trong nội thành là khu nhà ở và làm việc của vua, quan.
- Cổ Loa còn là một quân thành (khu thành quân sự, phục vụ chiến đấu), ở đây có lực lượng quân đội lớn gồm bộ binh và thủy binh được trang bị các loại vũ khí bằng đồng.
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. Không biết được có bao nhiêu ụ, lũy như thế, nhưng một số được dân chúng gọi là Đống Dân, Đống Chuông, Đống Bắn... 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. Cổ Loa cũng được biết đến là một trong những đô thị đầu tiên trong lịch sử nước ta.
Về mặt quân sự, thành Cổ Loa thể hiện sự sáng tạo độc đáo của người Việt cổ trong công cuộc giữ nước và chống ngoại xâm. Với các bức thành kiên cố, với hào sâu rộng cùng các ụ, lũy, Cổ Loa là một căn cứ phòng thủ vững chắc để bảo vệ nhà vua, triều đình và kinh đô. Đồng thời là một căn cứ kết hợp hài hòa thủy binh cùng bộ binh. Nhờ ba vòng hào thông nhau dễ dàng, thủy binh có thể phối hợp cùng bộ binh để vận động trên bộ cũng như trên nước khi tác chiến.
Về mặt xã hội, với sự phân bố từng khu cư trú cho vua, quan, binh lính, thành Cổ Loa là một chứng cứ về sự phân hóa của xã hội thời ấy. Thời kỳ này, vua quan không những đã tách khỏi dân chúng mà còn phải được bảo vệ chặt chẽ, sống gần như cô lập hẳn với cuộc sống bình thường. Xã hội đã có giai cấp rõ ràng và xã hội có sự phân hóa giàu nghèo rõ ràng hơn thời Vua Hùng.
Về mặt văn hóa, là một tòa thành cổ nhất còn để lại dấu tích, Cổ Loa trở thành một di sản văn hóa, một bằng chứng về sự sáng tạo, về trình độ kỹ thuật cũng như văn hóa của người Việt Cổ. Đá kè chân thành, gốm rải rìa thành, hào nước quanh co, ụ lũy phức tạp, hỏa hồi chắc chắn và nhất là địa hình hiểm trở ngoằn ngoèo, tất cả những điều làm chứng nghệ thuật và văn hóa thời An Dương Vương. Hàng năm, vào ngày 6 tháng giêng âm lịch, cư dân Cổ Loa tổ chức một lễ trang trọng để tưởng nhớ đến những người xưa đã có công xây thành, và nhất là để ghi ơn An Dương Vương.
