Thành cổ Sơn Tây là một chứng tích hào hùng về một thời anh dũng chống giặc ngoại xâm của người xưa. Thành xây năm 1822. Bờ hào được xây năm 1849 đời vua Minh Mệnh. Theo sách Văn khắc Hán Nôm Việt Nam, thì trong thành trước đây có tấm bia dựng năm Ất Sửu, niên hiệu Khải Định thứ 10 (năm 1925). Có 13 vị quan thời đó đã đóng góp công của tu sửa hành cung thành Sơn Tây như Tuần phủ Sơn Tây Hoàng Thụy Chi, Tri phủ Nguyễn Đình Hoè...
Trải qua những bước thăng trầm của lịch sử, thành cổ Sơn Tây không còn nguyên vẹn như xưa. Trong thành, các công trình quan trọng đều được xây dựng đối xứng nhau trên trục trung tâm bắc - nam. Sách Sơn Tây dư địa chỉ của Phạm Xuân Độ viết năm 1941 đã ghi chép khá chi tiết. Phần viết về thành trì chỉ thành Sơn Tây có đoạn: “Thành Sơn Tây xây hình tứ giác, cao 5 thước tây, chu vi dài 1.304 thước. Mỗi mặt vào khoảng giữa, nơi có cổng ra vào, tường lại vùng ra theo hình bán nguyệt. Cửa Đông và cửa Tây đã lấp kín, chỉ còn cửa tiền (hướng nam) trông ra phố Ba Vì, cửa hậu trông ra phố Courbet, tức là phố Hậu An. Quanh thành có hào sâu 3 thước, rộng 20 thước dài 1.795 thước. Về mạn trái cửa hậu - nơi dinh quan Chánh trông sang - có thả sen, về mùa hạ, lá nở đầy mặt nước, trông như một chiếc bè xanh, điểm hoa mẫu đỏ lạt. Lúc gió thoảng hương sen đưa lên thơm mát như dư hương của một dĩ vãng xa xưa... Ngày xưa, trong thành có dinh các đường quan và kho lương. Bây giờ (1941) về phía tây là Giám thành, giữa là Vọng cung, Võ miếu và Thuỷ tháp. Phía đông là ngục thất, dinh quan Dự thần(?) và trường học. Phía trên cửa Tiền trông vào là chiếc Vọng lâu cao 18 thước, làm năm 1822. Ngày 1/7/1940 hàng tỉnh cho đặt trên Vọng lâu một chiếc còi điện, có 6 loa toả đi các phía. Ngày nào còi cũng báo ngọ cho nhân dân. Hai bên vọng lâu có 2 chiếc giếng to, xung quanh xây gạch, mẫu nước trong xanh, hiện nay (1941) để làm cảnh. Trước kia vốn có 4 giếng của 4 quan: Tổng đốc, Án sát, Đốc học và Đề đốc. Sau vì không dùng đến nữa nên huỷ đi hai. Hàng tỉnh đã mấy lần định lấp hào, phá tường thành, một là để khỏi cho nước tù hãm, hai là để mở rộng thành phố. Mãi đến năm 1902, các Đại tướng Bichot và Cornat ngỏ lời thỉnh cầu bảo tồn nơi này làm một cổ tích kỷ niệm tỉnh Đoài xưa, chính phủ mới nhất định để lại”.
Ngay từ những năm 70 của thế kỷ XX, nhiều tấm ảnh do người Pháp và Viện Viễn Đông Bác cổ chụp thành cổ Sơn Tây đã được sưu tầm. Vào những năm cuối thập kỷ 80 của thế kỷ XX, tư liệu đã có 3 bản vẽ: mặt bằng, chính điện và đầu đốc toà Vọng cung.
Các công trình kiến trúc trong thành cổ Sơn Tây là những công trình kiến trúc thời Nguyễn với kiểu thức kiến trúc quen thuộc, phảng phất bóng dáng các toà Đại bái của các ngôi đình làng thời Nguyễn. Về kết cấu kiến trúc toà Vọng cung: “Trong điện có 2 hàng cột (mỗi bên 6 cột) đường kính 0,50m bằng gỗ lim, sơn mầu cánh gián, ngăn làm 5 gian, phía ngoài xây gạch kín 3 phía, còn phía trước điện có hàng hiên rộng 1,50m chạy xung quanh, ở hai cạnh có hai cửa sổ tròn, trổ thủng hình chữ “thợ”. Ba gian giữa điện là hệ thống cửa gỗ bức bàn cũng sơn mầu cánh gián làm lối ra vào, ở gian chính giữa có bày một bộ bát bửu bằng đồng bạch, có cán dài bằng gỗ quý cắm trên một giá gỗ có chân. Phía trước là một nhang án và một sập gỗ kiểu “chân quỳ dạ cá”, chạm nổi hổ phù, sơn son thếp vàng.
Hai bên là hai giá gỗ tàn và lọng màu vàng, là nơi vua ngồi ngự (mỗi khi vi hành), trông thật là nghiêm trang lộng lẫy.
Thành Sơn Tây là một toà thành to đẹp. Theo sách Đại Nam hội điển sự lệ, trong thành có dinh Tổng đốc, Bố chính, Án sát và Đề đốc, mỗi dinh 3 gian 2 chái. Chỉ có toà Vọng cung được xây 5 gian 2 chái. Toà Vọng cung trong thành cổ Sơn Tây mới bị tiêu thổ kháng chiến năm 1947, nên một số người cao tuổi hiện còn sống ở quanh vùng thị xã Sơn Tây còn nhớ rõ vị trí xây dựng và dáng dấp công trình. Với những tư liệu trên là tài liệu tham khảo quan trọng phục hồi lại Vọng cung và các công trình kiến trúc trong thành.
Theo Hà Nội Danh thắng và Di tích tập 01