整座古堡顺塬势建造，南高北低。从堡北向下俯视，左、中、右各有一条深沟向下延伸。堡南则有三条向外通道，堡西为窑湾沟，峭壁陡坡，深达数十丈。堡东居高临下，有沟堑阻隔，可谓“易守难攻，退进有路”。堡墙用土夯筑而成，高约10米。堡有南北二门，中间是一条长300米的街道。街东3条小巷，街西4条小巷，由街中向上延伸。北堡门筑有瓮城，南堡门用石块砌成，堡门上建门楼。街道两侧有典雅的店铺和古朴的民居；几座庙宇琉璃覆顶，金碧辉煌，点缀在堡内；还有抱柳的古槐和罕见的琉璃碑。到处是古迹胜景，古香古色。

　　古堡地下遍布地道，与堡内四通八达。地道为三层立体，高层距地面仅1米左右，中层距地面8——10米，底层距地面17——20米。各高2米、宽1．5米，土结构，各弯曲迷离，呈网状结构。堡外北、南面沟中有洞口，既可作为进出口，又可用作哨卡。道内留存有气孔，通于沟堑外，还有隔井直下三层底部。堡内现有水井6井筒可直接进入另一通路。地道洞壁上每隔一段有一小坑，距离不等，是放置油灯的地方。高层有喂养牲畜的土槽；中层洞壁下方每隔一段有一可容二、三人栖身的土洞，是地道的哨位；底层有宽2——3米、长4——5米的深洞，是存粮的洞穴。如此庞大而复杂的地下工程，绝非民财民力所及，是军事需要、对外保密的战略设施。依据堡内有刘武周和尉迟敬德之像考证，认为是在唐武德二年(619)开始建造的，是尉迟恭帮刘武周与李世民交战守介休时所为，是“明筑城堡、暗挖地道”时的遗物。

　　张壁古堡保留下来的古代建筑颇多，金碧辉煌，流光溢彩，大体都是明清遗物。著名的有明代空王佛行宫，建造在北门丁字门顶上，座北向南，大殿三间，殿内塑主像为空王佛，山墙绘空王佛成佛的故事壁画。殿顶明代三彩琉璃装饰，刀工细腻，烧制精致，形象逼真，栩栩如生。珍贵的是在行宫前廊下有两通罕见的琉璃碑，通体琉璃烧造，孔雀蓝底，黑字书写，碑额为青黄绿二龙戏珠，两边蓝黑龙纹花卉装饰图案。东侧一通记述着空王佛修炼成佛的艰苦历程，西侧一通记载空王行宫修建缘起。此外，堡内还保留着真武庙、三大士殿、吕祖阁、二郎庙、关帝庙、兴隆寺、可汗王祠等古代建筑。称奇的是街中路西有一株根深叶茂的槐抱柳，相传植于宋代，给古堡增添了情趣。

　　目前，古堡各景和地道正在进行修复和保护。

　　2006年05月25日，张壁古堡作为宋至清古建筑，被国务院批准列入第六批全国重点文物保护单位名单。