La partie la plus ancienne se trouve sur le flanc nord. Il s'agit des tours gallo-romaines, qu'on appelle aussi souvent les tours wisigothiques. Facilement reconnaissables, ces tours sont moins hautes que les autres, souvent en forme de U ou de fer à cheval, et non pas rondes. Elles possèdent de larges ouvertures, adaptées aux armements de l'Antiquité, au tir au javelot en particulier. Certaines de ces ouvertures furent comblées ou réduites à l'époque médiévale, pour ne laisser qu'une mince fente permettant le tir à l'arc ou à l'arbalète, sans être mis en danger par des tirs éventuels d'ennemis. Ces tours ont des toits assez peu pentus, couverts de tuiles romaines.

La majeure partie des remparts date cependant du Moyen-Âge, principalement des 13e et 14e siècle, à l'époque où Carcassonne devient française, et place militaire et stratégique de tout premier plan. La Porte Narbonnaise, entrée principale de la Cité et ses deux hautes tours jumelles, la Tour du Trésau, tout le flanc Est et Sud, une grande partie du Château ainsi que la totalité de la ceinture de rempart extérieure date de l'époque française.

Cette architecture "française" se caractérise principalement par des tours plus hautes, rondes, aux toitures plus pointues, aux murs façonnés en "appareil à bossage", c'est à dire construites en grosses pierres taillées de manière assez régulière et qui ont la particularité de ne pas avoir de surface apparente lisse (d'où le nom de bossage). Les spécialistes se disputent encore sur l'intérêt de ces reliefs sur la surface des blocs de pierre : question de coût (la taille brute sans finition ni lissage coûte moins cher) ? Question d'esthétique (un mur à facettes aurait été plus agréable à regarder...) ? Question de stratégie militaire (un mur lisse facilite la pose d'échelles, ce qui est quasi impossible sur un mur irrégulier, les échelles n'ayant aucune stabilité) ? Peut être la solution se trouve-t-elle dans les trois réponses à la fois...

Le rempart extérieur ne possède quasiment aucune haute tour, mais est composé essentiellement de barbacanes, qui sont des tours semi-circulaires ouvertes, sans toiture. Un ennemi qui aurait réussi à accéder à la première ligne de fortification et à ces barbacanes se serait ainsi retrouvé sans protection aucune, sur des murs et des tours ouvertes vers l'espace intérieur des lices, et donc totalement vulnérable aux tirs des défenseurs postés sur les murailles et tours du rempart intérieur, placé au dessus de lui. Absolument rien n'était laissé au hasard !