有关秦长城的工程布局，专家说法不一，这里只能择其善者而从之。
从战国中期开始，中原兼并战争日益加剧，游牧民族南下侵扰也日益频繁。秦、赵、燕 三国无法两面兼顾，于是各筑边墙，防备这些骑马的人。秦筑边墙始于秦惠 文王，成于秦昭襄王，西起临洮（今甘肃岷县），越六盘山、宁夏固原、陕西环县、榆林、神木，一直向北延伸，在内蒙古十二连城乡与黄河南岸相接。赵国边墙始 于赵武灵王，筑有阴山南北两道。燕国在秦开破东胡之后，也筑起一道边墙，西起内蒙古的化德与商都县之间，沿北纬42°往东，经辽东而到达今日朝鲜清川江入 海口，绵延1600千米。边墙，后来被称为长城。
秦始皇打算先服南越，再击北胡，蒙恬受命以后的职责是侦察敌情、修缮边墙、训练军 队，为打击匈奴做准备。此时所修边墙，主要是秦国边墙，即使有新筑，也不多，与后来大规模修筑长城不同。秦始皇二十六年， 秦朝疆土“北据河为塞”，应该是 指秦国边墙北至黄河南岸而言，而不是以整个黄河为北部边界，当时的河南地还在匈奴手中。
秦始皇三十二年秋，蒙恬收复河南地，在黄河南 岸过冬。来年春天，开始沿黄河内侧修筑工事，作为进退的凭据，也是秦朝大规模修筑长城的开端。这一段长城全长1000千米，西起临洮（今甘肃岷县），沿洮 河与黄河相依，再凭黄河东岸向北发展，一直到达黄河“几”字形的顶端，在河套地区与赵国所筑阴山南长城相接，大都借助黄河的自然天堑，沿河筑44城，差不 多20千米一城，加强河塞防御，即史书说的“城河上为塞”。主要修筑了44座城，估计还有若干烽燧，工程量似乎谈不上巨大。修这一段长城用了几年时间，现 在无法知道。
秦始皇三十三年，蒙恬渡过黄河，将匈奴逐出阴山，占领整个河套，开始修筑第二段长城。这一段长城从高阙往西南延伸，直至 与流沙相连，从遗迹看，已经到达宁夏北境。流沙就是今日巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠的总称，当时的面积应该没有现在这么大。这一段总长400 千米，以亭障为主，很像今天的据点式工事，而不是绵延的墙体。障就是戍堡，有围墙，只驻军，不住民。城比障大，军民混住。亭就是嘹望哨，相当于岗亭，常与 烽火台并用，大都设在高处，相隔十里。工程量似乎也谈不上巨大。高阙以东，主要是利用赵国的北长城，做了大量修复工作。这一段长城逶迤于群山之中，长约 500千米，还有赵国南长城（长约400千米），匈奴占据数十年，破坏严重，即使修复，工程量也不小。
第三段长城就是赵长城与燕长城的连接段，从内蒙古卓资、集宁（乌兰察布）一带往东，穿过兴和县北端，在河北围场县北部，与燕长城相连。这一段长400余公里，为厚实边墙，当是蒙恬新筑。
秦始皇长城的东段，基本沿用燕国旧长城，蒙恬只做了若干修复。而燕长城的辽东段，即从辽宁阜新起，一直到朝鲜清川江入海口，似乎未加利用。考古发现证 实，燕长城东段沿线出土的遗物，全是燕国与汉代特征，没有秦文化特征。换言之，蒙恬打败匈奴之后，威名远播，东胡不敢来骚扰中国，也没有力量来骚扰中国， 所以辽东段长城就没有利用。
秦始皇长城的西段，可以黄河为界，分为内、外两道。
内长城在黄河内侧，以新筑44城加赵国南长城为主体，起至临洮，沿洮河与黄河相接，然后沿黄河内侧北上（即蒙恬收复河南地以后，沿黄河内侧修筑的部分），在今内蒙古乌拉特前旗穿出黄河，与赵国南长城相连，一直延长到呼和浩特以东。
外长城在黄河外侧，即蒙恬修筑的第二段长城，起至宁夏北境（也许起点就是贺兰山），在黄河外侧穿过乌兰布和沙漠，走在狼山之巅，在高阙塞与赵国北长城相 连，再依阴山而东，到达呼和浩特北部时，与内长城合龙，继续东去，就与蒙恬所筑的第三段长城连接起来，最终在河北围场县以北，与燕长城相连，构成一个整 体。
一般认为，内、外两道长城与秦国原来所筑而经蒙恬修缮的旧长城一起，构成保卫关中的三道防线。但自内、外长城筑成之后，秦国旧长城已经失去价值，所以到 汉武帝时就弃置不用了。因此，在说及秦始皇长城时，与其说西段有三道，不如说有外、内两道，也许更符合当时的情况。
不过，在西汉初年，冒顿单于建立匈奴帝国以后，他们再次南下，秦国旧长城还是发挥了作用。
今天能看到的秦始皇长城已经很少，而且都是名副其实的遗迹，比断壁残垣还断壁残垣。
简言之，秦始皇所修长城，名义上号称万里，其实是在充分利用赵、燕旧长城的基础上，适当增筑三段新墙，而构成一道绵延万里的新长城。增筑的三段新墙，其 中1000千米以新筑44城及烽燧为主体（黄河内侧），另400千米以亭障烽燧为主体（黄河外侧至流沙），完整增筑的厚实新墙只有400千米（赵、燕旧城 连接段），三段加起来，总长约1800千米，与“万里”相去甚远。