Η φυσικά οχυρή θέση της Αμβρακίας ενισχύθηκε από ισχυρό και επιβλητικό οχυρωματικό περίβολο, μήκους 4,5 χλμ περίπου, που στο μεγαλύτερο τμήμα του ακολουθούσε τον ρου του Αράχθου. Η πόλη έπρεπε να προστατευτεί όχι μόνο από τους εχθρούς αλλά και από τον ίδιο τον ποταμό που πολλές φορές την πλημμύριζε.Τμήματα του τείχους έχουν παραμείνει ορατά στο πέρασμα των αιώνων σε αρκετά σημεία της σύγχρονης πόλης, όπως στο κατώτερο τμήμα του
βυζαντινού κάστρου, ενώ πολλά άλλα μέρη του έχουν έρθει στο φως με τις σωστικές ανασκαφές που διενεργούνται τις τελευταίες δεκαετίες. Το τείχος, κατασκευασμένο από το ντόπιο λευκό ασβεστόλιθο, έχει πάχος 3,5 -5,60 μ. και αποτελείται από δύο πλευρές με γέμισμα ανάμεσά τους. Κατά τόπους ενισχυόταν από ισχυρούς ημικυκλικούς ή ορθογωνίους πύργους.
