中国北方自古便不安宁，在古代主要以游牧为主的部族有劫掠的习惯，万里长城的修筑始于春秋战国时代，已有两千多年的历史，其中尤以秦、汉、明三时期的规模最大。《延庆州志》记载：古长城，在州南二十余里，即燕塞，燕昭王用秦开谋，置上谷塞，自上谷以北至辽西。秦始皇因其旧址而大筑之，至今岔道以北迤逦而至永宁一带遗址犹存。
唐朝时，由于北方的突厥在唐太宗时已经被平定而不再成为威胁，此后三百年未修长城；后晋割让燕云十六州，使得之后宋朝修筑长城变得没有意义；元朝统治者是蒙古人，仅对一些关口做了修缮，只起到盘查路人和作为商路驿站的作用；与元朝类似，清朝直到灭亡也未修长城。
因而，近来实际修复长城的仅明朝一期，也是今日所见的大多数残存。只有长城战役勉强算得上再参与了一次作战，而到了二十世纪，在长距投射的热兵器的发展，万里长城已经完全失去军事功能，后续苏俄建置空军和制导飞弹等新型威胁出现后，现代中国的北防工作由侦查卫星和防空雷达网、反导系统等取代之。
春秋战国时期
长城在春秋战国时期即已修筑，《诗经·小雅·出车》记载：天子命我，城彼朔方。赫赫南仲，猃狁于襄。，当时筑城用意在于互防和拒胡。齐长城是中原历史上建筑最早的长城，在今山东境内，至密州琅琊台入海，全长500余公里。但是由于诸侯林立，属境较小，一般小国长城都只有几百里，一些大的诸侯国家的长城也不过三四千里。例如赵肃侯十七年在漳水、滏水附近筑长城，史称赵南长城。赵武灵王所筑长城，起自代，终于高阙，史称赵北长城。
《史记》记载：齐宣王乘山岭之上筑长城，东至海、西至济州千馀里以备楚。秦昭王时，攻灭义渠，于是秦有陇西、北地、上郡，筑长城以拒胡。燕长城，西起造阳，东至襄平郡。另有中山国长城和魏长城（即滨洛长城）。
万里长城之名，自秦始皇才开始，因此，人们提到万里长城的时候，往往把它同秦始皇的名字联系起来。据司马迁《史记·蒙恬列传》上记载：秦已并天下，乃使蒙恬将三十万众，北逐戎狄，收河南。筑长城。因地形，用制险塞，起临洮，至辽东，延袤万馀里。
秦长城
公元前221年，秦始皇灭六国后，成为了中原地区唯一政权，并改制为帝国，统一中原。公元前214年，秦始皇派将军蒙恬率领三十万人攻击匈奴，占据河套，并将秦、赵、燕各国修筑的旧城墙连接起来，从临洮到辽东绵延万里，从此始有万里长城之称。在修筑北方长城的同时，原诸侯国间用以互防的城墙被拆毁。
秦长城可大致分为西段和北段。西段起于今甘肃省岷县，循洮河北至临洮县，经定西县向东北至宁夏回族自治区西吉县、固原市、彭阳县，横跨六盘山，进入甘肃环县、陕西靖边、横山、榆林、神木，然后向北折至今内蒙古托克托南，抵黄河南岸。北段即黄河以北的长城沿阴山西段的狼山，向东至大青山北麓，再向东经今内蒙集宁、兴和至河北尚义，再向东北经今河北张北、围场，再向东经抚顺、本溪后向东南，终于朝鲜清川江入海处。
秦长城对于抵御匈奴的骚扰，保障中原生产生活的安定和垦殖北方土地，起了重要的作用。秦始皇为了修筑长城动用了30万人，创造了人类建筑史上的奇迹。这一繁重的修筑工程，也给当时的人们带来了极大的痛苦，有人记述杞梁妻以及孟姜女的民间故事。现在临洮附近，阴山、大青山一线，都有秦长城遗迹残存。
汉长城
西汉继续对长城进行修建，以抵御北方匈奴的侵袭。从汉文帝在位时到汉宣帝在位时止，先后筑成了一条西起大宛贰师城、东至朝鲜平壤南部大同江入海口、全长近一万公里的长城。汉长城是历史上最长的长城。随着吉林省通化县境内新近发现11处秦汉长城遗址，秦汉长城的东北界限进一步北扩。东汉亦筑长城，但规模较小。
英国一名探险家（William Lindesay），在蒙古境内戈壁沙漠深处，发现一段保存相对完好的长城遗址。经考察和研究，该段长城遗址很有可能始建于汉代，其后经过数次修复和续建，实为万里长城的一部分。
北朝长城
北朝的北魏、东魏、北齐、北周对长城进行了修筑与增建。泰常八年北魏筑长城起自今河北省的赤城，向西至内蒙古自治区五原县境，太平真君七年北魏所筑长城，起于北京市居庸关，至山西省河曲县。
北齐年间修建规模最大，天保三年至天保八年六年时间里，大修长城有五次。天保五年十二月庚申，帝行北巡至达速岭，览山川险要，将起长城。天保六年，北齐文宣帝发夫一百八十万筑长城，东至于海。天保七年，自西河总秦戍筑长城东至于海，前后所筑东西凡三千余里，车十里一戍，其要害置州镇，凡二十五所。
天保八年于长城内筑重城，自库洛拔而东至于坞纥戍，凡四百余里。河清二年三月，齐诏司空斛掉光督步骑二万，筑勋掌城于轵关，仍筑长城二百里，置十二戍。北齐天统元年，羡以北虏屡犯边，须备不虞，目库堆戍东拒于海，随山屈曲二千余里，其间二百里中凡有险要，或斩山筑城，或湖谷起障，并置立戍逻五十余所。今北京市通州区有北齐土长城遗址，为通州区文物保护单位。
北周在大象元年发山东诸州民修长城，东魏武定元年，修长城，东至上墱，修到古北口。
隋长城
从581年起，隋文帝、隋炀帝在今陕北和宁夏6次下令修筑长城以防卫突厥，长度的90%处于现宁夏境内。前后动用了128万人，607年在筑长城的过程中10天内就死了近60万人。611年，农民起义爆发，隋朝以夏和灵州一线为北方边界，而河套则被突厥占据。
隋文帝在位时，为防范突厥，多次于冬季征发丁壮修筑长城。公元585年，隋文帝使司农少卿崔仲方发丁三万于朔方灵武筑长城，东距河，西至绥州，绵垣七百里，以遏胡寇。隋炀帝在位时，两次于夏季大规模征发劳力修筑，此时防御的对象还包括西北方向的吐谷浑。《隋书·炀帝纪》载大业三年七月：发丁男百余万筑长城，西距榆林，东至紫河，一旬而罢，死者十五六。
隋长城在前代北魏和北周、北齐长城的基础上，将东起紫河，经朔方、灵武直至榆谷以东的长城、筑垒基本连成一线和增建。宁夏盐池县到灵武到两道明长城之间有一段长约73公里的隋长城，靠近盐池县城一侧的这道长城叫深沟高垒，俗称头道边，再往北走，还有一道长城，叫河东墙，俗称二道边。在头道边的北侧有一道隐隐约约的低矮墙体，为隋长城。墙体为黑色，红色，白色土的堆积，建筑十分粗糙，基宽9米，残高1—3米。在墙体内侧，相距1300米筑一敌台。盐池县境内十六堡村和八堡村附近的隋长城保留最为完好。
唐代
唐朝并没有修筑长城的说法，即便在后突厥武功最为强盛的默啜可汗时期，武则天也不曾筑过长城。
唯一有史可考的是唐玄宗开元年间，张说在妫州以北所筑的一小段长城，这段长城的全长度皆位于今河北省境内，其规模比隋长城小得多，具体筑城时间大致在713年至730年（张说卒年）之间的某年。张说所筑的长城在《旧唐书》和《资治通鉴》并无记载，仅载于《新唐书》的地理志和《全唐文》。
这段长城可能是为了防御契丹、奚族或后突厥而建，但唐朝对后突厥的北方防御体系主要利用三受降城和其军镇，自公元720年后，也未曾有过后突厥对唐朝边境入寇的记载。但是吐蕃在安史之乱后占据了唐朝的陇西、河湟地区，长达百年，并一度攻占长安。
公受命处此，声振殊俗，于是堑山泽，起亭障，塞鸡鸣之扼，守阜陵之冲，遮大厦之路，距卢龙之口，延袤千里，横绝一方。修塞之后，人到于今赖焉。《全唐文·卷三百十二·唐故幽州都督河北节度使燕国文贞张公遗爱颂》
北九十里有长城，开元中张说筑。
《新唐书·卷三十九·河北道·妫州》
辽金长城
辽朝为防御乌古敌烈部。金朝为防御蒙古高原诸游牧部落，大筑长城。金朝所修长城，史称金界壕或金边堡。
明长城
到了明朝，从明太祖洪武帝至明神宗万历帝，经过先后20次大规模的修建，筑成了一条西起甘肃嘉峪关，东至辽东虎山，全长8851.8公里的长城。明长城主要沿着九边重镇一线修筑，这也是现在所见到的大部分长城。
位于山西、河北的外长城，基本上和内蒙古的省界吻合，通常被认为是中晚明北疆的国界。
然而葛剑雄指出，明朝对在长城以北领土的统治并不稳定，而且管理时间相对为短且效率不高。明朝前期，为了对抗北元和随后分裂的鞑靼(这是明朝他称，实际上直至林丹汗失国，其国号一直是蒙古)和瓦剌，明军多番出击，同时也沿前线修筑长城。城身的重要地段都以夯土外包条石，置敌台、堡垒、关隘以作守备，同时，沿边建立长期世袭服军役的卫所制度，使他们世世代代守卫边疆。明成祖永乐十九年迁都北京后，又沿太行山在山西、河北一段加建内长城作为第二道防线。
内、外两段长城在西边于山西忻州市偏头关（俗称偏关，明代时为山西镇总兵驻地）汇聚。
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