Thành Đồ Bàn được xây dựng dưới triều đại vua Yangpuku Vijaya vào cuối thế kỷ 10, và là kinh đô cuối cùng của vương quốc Chămpa từ thế kỷ 11 đến thế kỷ 15. Đến năm 1775, thành được triều đại Tây Sơn xây dựng lại, mở rộng về phía đông tới 15 dặm và được chính thức gọi tên là Thành Hoàng Đế từ năm 1778.

Thành Hoàng Đế không lớn nhưng có nét đẹp riêng và đặc biệt là mang đậm kiến trúc Chămpa với ba vòng thành: thành nội, thành ngoại và Tử Cấm Thành. Thành ngoại là vòng thành ngoài cùng, hình chữ nhật nhưng các cạnh uốn lượn, không thẳng, có chu vi 7400m. Chân thành có chiều rộng hơn 10m, tường thành cao trên 6m và mặt thành rộng tới trên 4m Thành mở 5 cửa, trong đó tường thành phía nam mở hai cửa là cửa Vệ và cửa Tân Khai. Ba tường thành phía đông, tây, bắc thì mở ba cửa Đông, Tây và Bắc. Thành được đắp bằng đất, phía trong và ngoài bó đá ong. Thành nội có tên là Hoàng thành, được xây chếch về hướng tây nam của thành ngoại. Thành nội hình chữ nhật với chu vi 1600m, chân thành rộng từ 7-9m. Tường thành cũng được đắp bằng đất và bó đá ong hai mặt. Thành nội mở ba cửa trong đó cửa Tiền ở chính giữa tường thành phía nam nhìn thẳng ra cửa Vệ của thành ngoại. Tử Cấm Thành nằm ở trung tâm thành Hoàng Đế, là vòng thành trong cùng, hình chữ nhật, chu vi gần 600m. Tường thành cao 1,8m, riêng góc đông nam cao đến trên 3m, mặt thành rộng khoảng 1,5m. Thành có 4 cửa ở 4 hướng, trong đó cửa ở hướng nam là cửa chính với tên gọi cửa Nam Lâu hay cửa Quyển Bồng.

Thành Hoàng Đế còn chứng kiến những trận đánh giữa nhà Tây Sơn và nhà Nguyễn, trong đó có trận đánh bao vây thành của hai tướng Tây Sơn là Trần Quang Diệu, Võ Văn Dũng với tướng Võ Tánh nhà Nguyễn vào tháng 5/1801. Biết cầm cự không nổi với quân Tây Sơn, Võ Tánh đã tự thiêu còn quan văn Ngô Tùng Châu uống thuốc độc tự tử. Sau khi triều đại Tây Sơn sụp đổ vào năm 1802, thành Hoàng Đế đã bị nhà Nguyễn san phẳng. Ngay trên mặt bằng của điện Bát Giác, nơi Vua Thái Đức thiết triều, Nguyễn Ánh đã xây lăng mộ và lầu Bát Giác thờ tướng bại trận Võ Tánh và Ngô Tùng Châu. Với tuổi đời hàng trăm năm, thành cổ Hoàng Đế được ví như một quyển sách cổ bị bỏ quên, để rồi nếu vô tình chạm đến và mở ra, du khách sẽ bị chinh phục bởi nét đẹp của những trang dĩ vãng, những dòng lịch sử hết sức giá trị. Không ai lý giải được vì sao cây me già trải qua hàng trăm mùa thay lá vẫn cao lớn, xanh tốt; bức tường thành đá ong cũ nát nhưng vẫn còn đong đầy nét độc đáo quyến rũ; cây sung hơn trăm năm tuổi vẫn luôn sai quả, trĩu cành; còn cái giếng vuông bằng đá ong đặc trưng của người dân địa phương luôn đầy nước mát lành…Những điều bí ẩn ấy đang chờ đợi những bước chân lữ khách đến tìm hiểu, khám phá.Ngoài các vòng tường thành kiên cố, thành còn được phòng vệ bằng cả một hệ thống sông ngòi, núi, đồi, gò tự nhiên và nhân tạo bao bọc xung quanh. Sông Đập Đá tách ra ở Thiết Trụ (xã Nhơn Mỹ) rồi hợp lại ở Lý Tây (xã Nhơn Thành) bao bọc thành Hoàng Đế như một con hào tự nhiên, đồng thời là con đường thủy thuận lợi. Phía tây bắc thành còn dấu vết một bến thuyền xưa ở khu vực Bến Gỗ. Từ đó thuyền có thể theo đường sông Quai Vạc trở lại sông Kôn rồi ngược lên Thượng Đạo hoặc xuôi theo sông Đập Đá, sông Đại An về phía đông ra cửa Thị Nại. Cùng với tuyến sông - hào, các gò núi quanh thành cũng đóng vai trò không nhỏ trong hệ thống phòng thủ. Phía nam thành có gò Vân Sơn, gò Tập - nơi trước đây dùng để luyện tập quân sĩ. Xa hơn gò Tập một chút là ngọn núi Long Cốt án ngữ phía trước cửa thành.

Lối vào thành có hai chú voi bằng đá rêu phong đứng cách nhau hơn 20m, một hướng về phía đông, một hướng về phía tây. Đó là dấu tích thành Đồ Bàn của vương quốc Chămpa được vua Thái Đức Nguyễn Nhạc giữ lại khi xây dựng thành. Qua cổng thành, trong sân có những tượng lân đá rất sinh động. Vào đến khu vực Tử Cấm Thành, du khách sẽ có dịp chiêm ngưỡng một số di tích còn sót lại cho đến ngày nay như lầu Bát Giác, hòn Giả Sơn… Phân bố đăng đối hai bên lầu Bát Giác là hai hồ hình bán nguyệt đã được nạo vét, trả lại nguyên vẹn hình dạng một hồ tắm xưa với đường kính dài 17m, sâu 1,6m. Vách hồ là những tảng đá ong nâu xếp chồng lên nhau, được kết dính bằng đất sét hết sức khéo léo và đẹp mắt. Đặc biệt, trên vách hồ có gắn những khối san hô trắng cỡ bằng bàn tay và một số bệ đá. Đáy hồ phẳng, được lèn chặt bằng gạch, sau đó nén một lớp đất sét. Hai cạnh hồ khép góc có bậc cấp thoai thoải dẫn xuống hồ. Mép và vách hồ tắm vừa tầm tay để vịn khi lên xuống tạo sự thuận lợi, thoải mái cho người tắm. Hồ tắm hình bán nguyệt vừa đẹp về mặt hình họa vừa có chút gì lãng mạn tượng trưng cho tình yêu. Từ những chứng cứ khoa học, các nhà khảo cổ nghiêng về giả thuyết hồ có từ thời xây thành Đồ Bàn, được vua Chiêm Thành Chế Mân xây tặng công chúa Huyền Trân như một món quà tình yêu. Cách hồ bán nguyệt khoảng 50m là một giếng cổ hình lá đề. Thành giếng được xây bằng đá ong và đất sét. Có thể nước hồ tắm được lấy từ giếng này. Trải qua thời gian, giếng nước xưa giờ đây đã bị lấp bằng, chỉ còn là một hồ trũng. Ở góc thành còn có một giếng cổ hình vuông, lát đá ong mà nước đến bây giờ vẫn trong xanh dù cho thời gian, cây cỏ vô tình che lấp.

Tử Cấm Thành luôn rợp bóng cây xanh rất thơ mộng. Thấp thoáng sau tán cây cổ thụ là ngọn tháp Cánh Tiên từ thời Chămpa nghiêng mình e ấp đẹp tựa tranh vẽ. Trải qua sự tàn phá của thời gian, những cây cổ thụ với đủ loại: me, sung, bồ đề, khế…vẫn hiên ngang đứng đó như những chàng lính ngự lâm oai dũng bảo vệ cấm cung.

Thành cổ Hoàng Đế đã được Bộ Văn Hóa - Thông tin xếp hạng di tích lịch sử quốc gia vào năm 1982.