De los celtíberos nos quedan restos de la muralla apoyada sobre el bastión sur. En el cercano cerro de Villanueva se conserva además el arranque de una Atalaya que vigilaría la línea fuerte.

Con la dominación romana se trazó el nuevo amurallamiento. Los arranques de la muralla se entrelazan con la cimentación del Arco Romano, y desde aquí, bordean el perímetro de la plataforma en que se asienta Medinaceli.

En algunos tramos pueden verse los típicos sillares de grandes dimensiones de las murallas romanas. La muralla posee una anchura que, según tramos, oscila entre 1,40 y 1,80 metros.

El Arco Romano de Medinaceli, es el único de triple arcada que se conserva en la península (s. I a III), es el emblema de la villa. Se interpreta como un monumento conmemorativo que vigilaba la calzada 24 entre Caesaraugusta y Toletum y la línea entre Occilis y Uxama, o como un símbolo de demarcación entre los Conventos jurídicos de Clunia y Caesaragusta. Desde este punto la panorámica es excelente. Puede contemplarse el cerro de la Villa Vieja, el cidiano valle del Arbuxuelo y el del Jalón; también las salinas.

El arco y los 2.400 metros de murallas que cerraban la urbe, constituían un conjunto defensivo inexpugnable para los enemigos de Roma y de esta ciudad.

Con la conquista musulmana, se refunda la ciudad. Se levantó una alcazaba en el barrio viejo , de doble recinto trapezoidal con torres semicirculares, del que sólo quedan unas caballerizas subterráneas, y se reutilizó la muralla romana, construyendo la árabe encima y dotándola de nuevos accesos como la conocida «puerta árabe”. De los cuatro accesos murados que tuvo la ciudad, esta puerta y el Arco Romano son los únicos que permanece en pie.

El reducido tamaño de su vano se debe a razones defensivas. Las puertas de las murallas eran las partes más vulnerables y cuanto menor era su vano más fácil era su defensa.

A pesar de su nombre, no es árabe, sus cimientos son romanos y en lugar del arco apuntado de tipo gótico mudéjar, que hoy vemos, pudo existir uno de medio punto o de herradura.

El actual castillo de Medinaceli situado en el extremo occidental de la muralla romana aprovecharía para su construcción, la ubicación y estructuras de la Alcazaba árabe. Erigido posiblemente en el siglo XIV por los primeros Condes de Medinaceli, reforzaba las defensas del enclave amurallado.

Es una sencilla fortificación en sillarejo y mampuesto, de planta rectangular, y cuenta con  torreones circulares en tres de sus esquinas y un cuarto cuadrangular como torre del homenaje al este. está separado de las edificaciones por el llamado Campillo del Castillo.