Thành Nghệ An vừa là lỵ sở của một tỉnh nhng đồng thời cũng là một công trình quân sự có khả năng phòng thủ cao. Vì thế cho nên nó đợc cấu trúc theo kiểu thành cao hào sâu.
Hệ thống hào thành đợc đào sát phía bên ngoài thành để lấy đắp lũy bờ thành và làm thành một hệ thống bảo vệ bên ngoài để tăng thêm sự khó khăn cho đối phơng khi tấn công thành. Đây là sáng tạo trong cách xây dựng thành Nghệ An.
Theo sách Đại Nam nhất thống chí của Quốc sử quán triều Nguyễn cho biết: Hào đợc đào sâu 8 thớc (tức tơng đơng 3,2m) rộng 7 thớc (tơng đơng 2,8m). Hai bên bờ hào đợc ghép đá để chống xói lở.
Để điều chỉnh mực nớc tại vùng hào bao quanh thành, nhà Nguyễn còn hạ lệnh cho quan tổng đốc Nghệ An huy động nhân công đào hẳn cả một con sông nối liền vùng hào quanh thành. Con sông đào có tên gọi là sông Vinh mà H.L Brơ tông (Hippolyte Le Breton) đã từng coi nh là một kỳ tích của vùng Bắc Trung bộ và nó điều chỉnh mực nớc lên xuống nhờ hệ thống các đoạn gấp khúc và tạo điều kiện thuận lợi cho việc phòng bị thành khi đối phơng định tấn công thành Nghệ An bằng đờng thủy.
Có bài thơ viết về con sông này nh sau:
Trào sinh trào lạc đông tây thủy Vân hợp vân khai thợng hạ sơn Ng đỉnh trầm phù yên cảnh ngoại
Tăng gia ẩn ớc họa đồ gian
Dịch thơ là:
Nớc triều lên xuống đông tây Đỉnh non chân núi mây bay nhạt nhòa
Thuyền trong sơng tỏa bờ xa Tranh kia ai vẽ thớt tha cảnh chùa
Con sông Vinh đó không chỉ có ý nghĩa về mặt quân sự, cung cấp nớc mà con sông đó tạo thêm vẻ đẹp cho thành Nghệ An. Không những thế con sông này còn đợc thả sen để hàng năm lấy hạt cung cấp cho triều đình và đã cung cấp một lợng sen lớn cho triều đình.
Trên đờng vào các cổng thành, cách cổng thành khoảng từ 30m đợc xây các cây cầu. Cầu xây để vừa đi lại, vừa để bảo đảm sự lu thông cho hệ thống hào thành. Cầu đợc thiết kế theo kiểu kiến trúc nghiêng, vòm cầu dày 0,95m. D- ới phần móng xây bằng đá rất kiên cố, cầu rộng 4,42m, cao 2,5m, lòng cầu rộng 3,5m. Thuyền có thể qua lại vòm cầu một cách dễ dàng.
Do thời gian và sự tác động của con ngời, nay chỉ còn một cầu phía cổng Hữu, cầu ở phía cổng Tiền và cổng Tả đã bị vùi lấp.
Hệ thống hào thành đã đợc xây dựng một cách kiên cố, thành cao hào sâu để nhằm bảo vệ thành.