偏头关城建于黑驼山的山坳内，城周近3公里，四面环山，形若覆盆。关外有四道边墙：第一道称大边，在关外60公里处，东起平鲁县崖头墩，西抵黄河，长15O公里，无墙而有藩篱。第二道称二边，在关外30公里，东起老营鸦角墩，西至黄河岸老牛湾，南至河曲县石梯隘口。这道边墙实际上是外长城的一部分。第三道在关东北15公里，东接老营堡，西抵白道坡，长45公里。第四道在关南1公里处，东起长林鹰窝山，西达教场。今在黄河岸边桦林堡地段，尚存边墙约30公里，全部砖砌，高耸于河岸之上，甚为壮观。其余大部分夯土犹存。明时这关的防备严密性，比宁武、雁门二关有过之而无不及。
明代这关实际上已处在北界。北接蒙古高原，西隔黄河与鄂尔多斯高原相对，内外长城在关东老营堡处相接。初时，蒙古势力不断侵犯边界，稍后又深入鄂尔多斯内部，屡犯晋西北，这关首当其冲。《偏关志》称：“宣大以蔽京师，偏头以蔽全晋。”这话一点不错。
明弘治年间，蒙古鞑靼部达延汗统一了蒙古后，经常率兵南犯。嘉靖年间，其孙俺答数次入侵偏头关。隆庆初，蒙古兵再由偏头关西北侵入，进犯岢岚、岚县，并深入晋中地区，所到之处，杀掠殆尽。由此可知在明代中期，偏头关成了蒙古兵和明军较量的重要场所。偏头关城，在今偏关县城中部偏西关河北岸，为省重点文物保护单位。据民国四年（1915）《偏关志》记载，于明洪武二十三年（1390）镇西冲指挥张贤始建。宣德、天顺、成化、弘治、嘉靖、隆庆、万历间均有修建。万历二十六年（1598）又于西关南关筑女城、水门各二。沿河筑堤，规模初备，始称“九塞屏藩”。现在所存的城垣形状不规则，东西长1100米，东、西、南三道城门均建瓮城。城高10米处包砖石。一南门至西门一带，砖石大部犹存，气势雄伟。
在偏头关东南一公里，有凌霄塔，系明代建筑。据有关碑文记载，创建于明代天启元年（1621），始为七级。崇祯八年（1635）加高四级。清康熙十八年（1679）、咸丰七年（1857）均有维修，为砖石结构、八角形楼阁式空心雁塔。基座二层塔底部周长29米，塔高35米，外观形似文笔，故名“文笔凌霄”塔。从二层开始，每层四个窗洞。由内壁隐筑楼梯，保存完好，为偏头关之一大景观。
偏关县的长城遗迹，还有黄河边堡届，又称“西河石边”，俗称“黄河边”。这条明代长城，北接偏关县老牛湾，沿黄河岸边蜿蜒而行，南经山西河曲县石梯口隘，全长约 100公里。
此边地处晋陕峡谷之中，黄河充当；“天堑”。长城建筑因地制宜，通道豁口之处，又筑石边、土墙，陡峭的崖壁山上仅筑烽火台，连绵不断，构成严密的军事防御体系。
黄河边堡墙的具体位置在老牛海至寺沟黄河沿岸。现为山西省重点文物保护单位。据民国四年（1915）《偏关志》记载，为明成化二年（1468）总兵王玺建，嘉靖万历年间均进行增筑。北自老牛湾与外长城相连，南经寺沟渡口退至河曲县石梯口隘。偏关境内长40公里。此段长城多有黄河悬崖天险屏障，多数地段未筑墙体，只在沟口崖头筑寨据守，沿岸多建望台设防。只有寺沟至黑豆埝，关河口至尖刺湾建石城墙，红色粘土夯筑，外墙条石、城砖包之。100——200米筑马面或敌接。其走向均建于黄河崖头、沟豁。数百年来虽有自然及人为破坏，仅存土墙，但气势不以当年。土墙平均底宽七米，顶宽五米，残局五到七米。是山西黄河边上的重要文化景观之一。
登上古偏头关，东望黑驼山，巉岩壁立；西望黄河，滚滚千里，长城与边墙依关蜿蜒，景色壮丽！诚然是一地险关雄，边防要冲，非属虚言。