公元前221年(秦始皇二十六年)，秦始皇结束了割据纷争的局面，统一了全国，建立起中国历史上第一个中央集权制的封建国家。
秦始皇姓嬴名政，自并六国、统一全国以后，雄心勃勃，进行了许多重要的改革。
秦始皇统一全国后，在开拓疆土、巩固边防上很有建树。
战国时，匈奴一直是我国北边的忧患。
为扞卫首都咸阳和关中畿辅之地的安全，秦始皇于三十二年(公元前215年)遣大将蒙恬发兵30万北击匈奴，边境逐渐安定起来。
秦始皇又使蒙恬发卒50万筑长城，对原北边长城可修缮的加以修治。西起临洮，东至辽东，长逾万里。秦始皇筑长城、沿黄河设县为塞、修直道，加强了北边塞防，使匈奴不得不北徙700余里，“胡人不敢南下而牧马”，确保了首都的安全和边郡人民的经济生活。
秦长城起临洮，至辽东，延袤万余里，这是我国历史上第一道万里长城。
秦始皇之前，我国北边已有秦昭王长城、赵长城和燕长城。始皇对这些长城是“可缮者治之”，即加以修缮利用。此外，他也新建了规模可观的新长城。
蒙恬北逐匈奴，收取了河套以南的大片河南地，原秦昭王长城已不能把它置于保护之内。而且这里靠近秦都咸阳，匈奴也容易从这里突破进犯。
为确保首都安全，因势修筑新的防线十分必要。这就是《史记·秦始皇本纪》所载，自榆林(今甘肃兰州)傍黄河往东，至阴山，设置34县，城河上为塞，并沿线建置亭障。这一段长城仍首起临洮。白兰州北上傍黄河至内蒙古自治区临河县的新防线，有人提出似未筑长城，仅是在扼险之地建城郭，筑烽燧而已。但也有学者持不同意见，认为这段长城应沿贺兰山的东麓而筑，往北经乌兰布和沙漠至高阙，往南经腾格里沙漠边缘，过黄河，抵兰州，长城可能已陷入流沙之中。在这一带是否筑有长城，抑或仅以城郭为塞，恐怕只能有赖于实地考古了。不过在该线的北端出贺兰山进入内蒙古自治区的乌兰布和沙漠中已发现长城。它筑于乌海市拉僧庙和卓子山山岭西侧，用石块垒砌，西距黄河10余里。
长城所经卓子山古称石崖山、画石山，山里有古代岩画，郦道元在《水经注》中就记录过这些岩画。他说：石崖山“山石之上，自然有文，尽若战马之状，粲然成着，类似图焉。故亦谓之画石山也”。这些岩画现在依然保存，如猫儿沟的岩画，在岩壁上刻有太阳、月亮、星星诸天象和奔鹿、走马、群羊、骆驼、虎、狼等动物，还有巫师舞蹈、射猎等场面，构成一幅幅北方民族先民祭祀和生活的图画。长城从猫儿沟西的山冈下通过，因依凭峭壁、山形峻险，基宽仅1．10米。
长城北上渡过黄河至临河县，转向东，行进在狼山(阴山西段)中。狼山群峰峥嵘，山口道道。长城修于各山口内5-15公里的地方，攀越蜿蜒在连绵不绝的峻岭上，用石片或石块垒砌，现基宽3．5米左右，残高2．3-3．5米。由于石块的石质含铁丰富，呈紫红色，远望犹如一条紫色飘带萦绕山际，惜两千年日曝雨淋，石头表面蒙上一层黑色或黑绿色杂质。汉代人曾描写河套以北边防“以河为竞(同境)，累石为城，树榆为塞”。榆树早已不存，但这一带仍留下榆林塞或称榆溪塞的地名。
在长城南侧较平缓开阔的山脊上或重要山口，筑有座座烽燧，间距300-500米。石砌，有的呈径10米左右的圆形。如乌拉特中后旗红旗店附近的乌不浪山口就发现一座。该山口是河套平原和五原、包头通往山北的要冲。在石兰计山口两侧各有一个高峻的山峰，峰顶上也发现有烽燧遗址。这些烽燧遗址，当地牧民大部取有名字。如有一处3座烽燧彼此呼应的遗址，一座叫包力根嘎查，该烽燧的四周围有一道石墙；它东面的一座叫森金阿玛；再东的一座叫朝鲁浩特，它的南侧相连建了一个院落。
这3座烽燧平面作方形，顶部边长约4米，残高1．5米；院落也似方形，边长7米。在遗址内散布有陶器残片，是当时守边戍卒的生活遗物。
长城所经的狼山犹如一座岩画宝库，考古工作者在狼山的岩壁上发现岩画千幅以上，内容和主题同卓子山猫儿沟，技法也都是刻凿而成。郦道元也曾记述：“(黄)河水自临河县东迳阳山南……迳石胁阜西，是阜破石之文，悉有鹿马之迹。”阳山即狼山，因位于黄河北面，故有阳山之名。这些岩画是历代北方民族的劳动人民所作，其中不乏古代匈奴人的杰作。
长城过固阳县便直插大青山(阴山东段)北麓。
它比建于大青山南麓的赵长城北移约百余里，在攻守地势上，面对草原，背负山岭，居向临下，远比赵长城有利，这应是秦长城改线的原因。大青山北麓，地势较为平坦，土层较厚，长城用夯土修筑。
大青山里面，也有石构或者土石混筑的长城，主要用来封住山口的通山要道，一般都选在深入山口内10余里、山势较为陡峭的峡谷中，如呼和浩特市北的坝口子、小井沟，东至卓资县北部的许多山口，都有这种遗迹。石墙基现宽约6米，顶宽3米，存高5米。在山冈上也发现有以石为基址所筑的哨所和哨所附近的房子。房子不大，现存房基面宽4米余，进深3米余，门宽约90厘米，墙厚80-85厘米。在阴山长城以南发现有城郭遗址，较大的有乌拉特前旗小余太乡的增龙昌城址和固阳县银号乡的三元成城址，皆夯土筑城墙，周长1．5-2公里，开南门或西南门。
长城继续往东延伸，经商都、化德县，越过河北省的康保县，复至内蒙古自治区的太仆寺旗、正蓝旗、多伦县，经河北省围场，又进入内蒙古自治区。这一带正是燕山山脉北向蒙古高原过渡的地带，南望是连峰叠嶂的燕山，北望地势逐渐变得平坦。长城跨越于山冈上。山冈土层丰厚，长城就地取土夯筑，现基宽约3．5米，残高1-2米。山顶上有戍守建筑。
长城自河北省围场县东走，至内蒙古的赤峰市北，飞越于英金河北岸的岗峦层峰之中，经敖汉旗、奈曼旗，直抵牤牛河西岸，然后向北推移约40里“因河为塞”。长城复起筑于牤牛河上源东岸牤石沟头，东行入库伦。长城出内蒙古自治区，进入辽宁省阜新、彰武、法库，渡辽河，经开原、铁岭、清原，南折向新宾、桓仁、宽甸。
彰武以远，长城遗迹不甚清楚，但沿线都发现有战国燕、秦、汉的遗址和遗物。如在铁岭城南约50里的新台子镇，发现一座大型燕、秦、汉时期的遗址。由于烧窑取土的破坏，它是否为城址已不易辨明。在这占地数万平方米的遗址中，出土大量的建筑材料、农业生产工具、生活用具以及货币，诉说了它昔日的繁荣和作为边防居住点的地位。在桓仁雅河乡望江楼出土了燕国铁制生产工具镶和斧等。
存宽甸双山子、太平哨、下露河等乡，发现了燕国窖藏，出土大量铁农具和“明”刀币。这些遗址和遗物揭示了燕国的势力已及长白山脉西部。
这一段原本看做是蒙恬所筑的始皇长城，由于考古的发现，使人们对它有了进一步的认识。目前多数学者推测，河北省围场以东这条长城原应是燕北境埔的外线长城，它可抵鸭绿江南达燕的国界。燕北长城是以内外两条复线存在的。有人提出开原以东县以障塞形式延入朝鲜半岛的。秦始皇长城袭燕之旧加以修缮利用，汉也应当沿用了它。这观点不仅有考古发现的遗迹、遗物为据，而且有史料可凭。
《史记·朝鲜列传》载：燕全盛时，曾拥有真番、朝鲜，配置官吏，筑鄣塞长城。秦灭燕，此地属辽东边陲。汉兴，因为它是远边难守，再次修复辽东故塞，至狈水为界。《史记·正义》引《地理志》说：“坝水出辽东塞外，西南至乐浪县西人海。”乐浪县即今朝鲜平壤市。《汉书·地理志》记乐浪郡下坝水说：“水西至增地入海。”汉增地约当今新安州，狈水即今清川江。说明燕北外线长城已抵达朝鲜半岛的坝水侧畔，即今平壤北新安州附近。始皇长城直达朝鲜即承袭自燕。
始皇长城东抵朝鲜是有不少文献记载可证的。
秦始皇东段长城，也即燕北外线长城，在围场较燕北内线长城北移约50公里，在东部相距有百里之遥。它所经过的地区地貌复杂，有的地段长城行走于平坦地面上，有的地段则要跨山越谷，起伏飞腾于万山丛中。长城的修筑就地取材，有夯土墙，有石墙，也有土石合筑的，凡因山和河有险可凭的，则加利用，即所谓山险墙，甚至不予筑墙。
在长城沿线发现有不少的烽燧遗址与城郭遗址。城郭一般位于长城南面，较重要的有赤峰五里岔、蜘蛛山、水地、三眼井、撒水坡、敖汉旗七道窝铺、白塔子、车罗城、喇嘛扳、荷叶、奈曼旗、西土城子、善宝营子、宽甸县小挂房村等。赤峰蜘蛛山城址位于市北英金河畔，北距长城15里，应是燕、秦时屯驻戍卒的边城。重要的是在城址内曾出土一件刻有秦始皇诏书的陶质量器，诏书曰：
“二十六年，皇帝尽并兼天下诸侯，黔首大安，立号为皇帝，乃诏丞相状、绾，法度量则不壹，歉疑者，皆明壹之。”说明这件文物是秦始皇统一度量衡颁行天下后所核准的标准器。诏书中的“二十六年”是秦始皇统一中国之年，也是颁布统一度量衡法令之年。“黔首”是当年始皇更名百姓的称呼。始皇迷信“终始五德”之说，以为秦得水德，以黑为上，百姓要用黑布包头，称做“黔首”。丞相状，应姓隗，绾姓王。器身刻秦始皇二十六年诏书的陶量在奈曼旗、善宝营子城址中也有出土。在赤峰市南三眼井村的秦代遗址中也发现一件器身铸有秦始皇统一度量衡诏书的铁权(衡器砝码)。辽东地区是秦时的东北边陲，发现度量衡中的标准器和衡器，可见秦法在全国推行是强有力和坚决的。
赤峰撒水坡城址傍英金河北岸，北距长城里余。城内有燕、秦、汉时期遗物。城外发现多座墓葬，死者为男性，无有长物随葬。这种墓葬在长城沿线常能见到，他们应是当年修筑长城的劳役或守边戍卒之墓。
宽甸县城东北，浑江上游北股河与半拉江汇合处的小挂房村有一座秦代遗址，出土许多重要遗物，其中有兵器铜戈两件及秦“一化”圜钱。一件铜戈上浅刻有“元年丞相斯造，栎阳，左工去疾、工上口口”与“石邑，武库”铭文。元年，应是秦二世元年；丞相斯姓李，李斯其年为丞相。据文献记载，栎阳曾是秦迁都咸阳前的都城(秦献公二年一秦孝公十二年，即公元前383~350年)，其后为县，位于今陕西省临潼县武屯乡。左工、工是工种，去疾是工匠名，秦时实行“物勒工名，以考其诚”，制器工匠要对产品质量负责。石邑，地名；武库，储存武器的仓房。该戈曾储放于石邑武库中。铭文是前后两次刻就的。兵器及货币的发现，印证其地确是秦代的边防前哨。