Hệ thống thành cổ gồm 4 cổng thành xây giống nhau, trang trí đơn giản bằng chữ Hán: Đông môn, Tây môn, Tiền môn, Hậu môn. Kiến trúc các cổng được xây bằng gạch nung, trát vôi vữa, tạo thành một hình khối dài khoảng 15m. Vòm cuốn ở giữa rộng 2,88m, cao 2,44m tạo nên lối đi phía dưới. Phía trên cổng thành xây lầu tứ giác có mái uốn cong lợp ngói âm dương. Nối liền với bốn cổng là hệ thống tường thành đắp bằng đất thoai thoải.

Thành cổ Diên Khánh là một trong những di tích lịch sử cấp Quốc gia của tỉnh Khánh Hòa, thu hút người dân và du khách đến tham quan, nghiên cứu và học tâp. Năm 2010, di tích này đã được trùng tu với quy mô lớn để gìn giữ lâu dài cho các thế hệ mai sau.