Η οικοδόμηση των τειχών ήταν ένα από τα πρώτα έργα που εκτελέστηκαν στην Ακρόπολη στο πλαίσιο του εκτεταμένου οικοδομικού προγράμματος του 5ου αι. π.Χ. Ιδιαίτερα ισχυροί αναλημματικοί τοίχοι ανεγέρθηκαν περιμετρικά, γύρω από το κατεστραμμένο μυκηναϊκό τείχος, σε μήκος 740 μέτρων, για να συγκρατήσουν βαριές επιχώσεις, ώστε να δημιουργηθούν νέα ανυψωμένα εδάφη για την ανοικοδόμηση των ιερών. Ο χώρος της Ακρόπολης επεκτάθηκε ενώ η ακανόνιστη επιφάνεια του βράχου διαμορφώθηκε σε άνδηρα, φθάνοντας σε έκταση τα 29.000μ2.
Το βόρειο τείχος με τη χαρακτηριστική πολύπτυχη επιφάνειά του, ευρύτατα γνωστό ως «θεμιστόκλειο», ήταν ένα από τα πρώτα έργα που εκτελέστηκαν μετά τους Περσικούς πολέμους. Αρχιτεκτονικά μέλη από τα κατεστραμένα ιερά χρησιμοποιήθηκαν ως οικοδομικό υλικό για την κατασκευή του: μάρμαρα της κρηπίδας του κατεστραμμένου προ-Παρθενώνα, 26 μαρμάρινοι ημιτελείς αρράβδωτοι σπόνδυλοι, πώρινα κιονόκρανα του «αρχαίου ναού», μέλη του θριγκού (επιστύλια, τρίγλυφα, μετόπες και γείσα) σε συνεχή σειρά ως επίστεψη του τείχους. Σήμερα, διατηρείται η αρχαία κατασκευή στο μεγαλύτερο μέρος της και μόνο τμηματικά έχει συμπληρωθεί με αργολιθοδομές, κατά τις νεώτερες επισκευές.
Το νότιο τείχος, γνωστό ως «κιμώνειο», κτίσθηκε μετά την νίκη στη ναυμαχία του Ευρυμέδοντα (466 π.Χ). Κοιτάζοντας την εξωτερική επιφάνειά του σήμερα με δυσκολία διακρίνει κανείς την αυθεντική μνημειακή κατασκευή, καθώς στην όψη του κυριαρχούν οι ακανόνιστες σύμμεικτες λιθοδομές, αποτελούμενες από μάρμαρα και μικρές πέτρες, προϊόν νεώτερων επισκευών. Παρόλη την εξωτερική αλλοίωση, ο πυρήνας του τείχους παραμένει αυτούσιος και το περίγραμμά του επιτρέπει να διαφανεί η γενική εικόνα της αρχαίας μορφής του. Το νότιο τείχος είναι κατασκευασμένο σε όλο του το πλάτος από μεγάλους ορθογώνιους πωρόλιθους λατομείου, σε οριζόντιες στρώσεις κατά το ισόδομο σύστημα, σε συνδυασμό με αναχρησιμοποιημένο οικοδομικό υλικό.
Το ανατολικό τείχος είναι στο μεγαλύτερο μέρος του ανακατασκευασμένο στα νεώτερα χρόνια, μετά την κατάρρευση του, πιθανότατα από μεγάλο σεισμό τον 18ο αι.
Στη μακρόχρονη ταραχώδη ιστορία της Ακρόπολης, τα τείχη επισκευάστηκαν επανειλημμένως. Στo πλαίσιo μεσαιωνικών επισκευών κατασκευάστηκαν δύο υψηλοί πύργοι στην νότια και στην ανατολική πλευρά. Ο τελευταίος είναι ευρύτερα γνωστός ως Belvedere. Στην ίδια εποχή ανάγονται μια σειρά αντηρίδες που προστέθηκαν στην ανατολική και νότια περιοχή του τείχους.
Τον 19ο αιώνα, κατά το πρώτο πρόγραμμα αποκατάστασης των μνημείων της Ακρόπολης, απομακρύνθηκαν οι περισσότερες πρόσθετες οχυρώσεις, κατεδαφίστηκαν οι επάλξεις και στην άνω απόληξη του τείχους κατασκευάστηκε στηθαίο. Από το 1899 έως το 1940 εκτελέστηκαν στερεωτικές εργασίες από τον Ν. Μπαλάνο.