城壕，即今日的护城河，建于唐末昭宗天祐元年（904 年），明洪武七年到洪武十一年（1374—1378 年）扩建西安城时随之改建，是城墙外围环城一周的人工防护河，为阻止军事进攻、固守城防的重要防御工事。这一水深壕宽的护城河，在历史上经历了两个发展时期。
第一个时期是初掘于唐末。西安城的前身是隋唐长安城的皇城，而皇城属于内城，为大城中的子城，且位处于唐长安城北部中心地区，城墙外围并没有修掘护城河。唐长安城只是在外郭城墙外 3 米左右环掘了一条宽 9 米，深 4 米的城壕。直到唐末天祐元年三月，佑国军节度使韩建改筑长安城，放弃了外郭城与宫城，仅以皇城改筑为新城。这时出于城市防御的需要，始在新城的城墙外挖掘了一周的护城河，这就是西安护城河的早期工程。五代、宋、金、元几代沿用，并多有疏浚，导水入壕。
西安护城河发展的第二个时期是明初的拓掘。明洪武七年（1374 年）正月，明太祖朱元璋命宋国公冯胜“往陕西修城池”。西安城墙在原隋唐皇城城墙基础上向东、北两面拓筑的同时，随着城墙的外移，城周规模的扩大，亦延长拓掘了护城河。拓掘后的明代西安护城河，位于城墙外侧 20—60 米处。壕深二丈，合 6.4 米；广八尺，合 2.56 米。
环城一周，共长 4500 丈，较之城墙周长 4302 丈，扩展 198 丈。并在护城河内沿筑有高 6 尺（合 1.92 米），厚 2 尺（合 0.64 米）的壕墙一道。外逼壕堑，内为夹道，以增强护城河的防御作战能力。明初除拓筑了西安城外围的护城河外，还在营建的秦王府城的内城外围修掘一道环城一周的护城河。
清代对明初拓掘后的护城河进行了多次加深加宽和疏浚。特别是乾隆四十六年（1781 年），陕西巡抚毕沅全面疏浚护城河，再加深 4 尺，面宽 6 丈（约合 20米），底宽 3 丈（约合 10 米），仅此工程费银 8000 余两。如今，西安护城河经历了岁月的洗礼，依旧保持着威严壮阔的气势，充满了历史沧桑的气息。随着战火硝烟的远去，护城河改变了原有的战争防御功能，负担起城区 45 平方千米城市防洪和雨水调蓄功能，成为城市雨水调蓄库和泄洪干道。
西安护城河水上游览区碧波荡漾，轻舟游弋其上，成为市民休闲娱乐的区域，也是古城生活的一道独特风景。当人们乘坐古香古色的画舫，游弋在碧波荡漾的护城河上，抬眼处，是中国现存历史最悠久、保存最完整的古老城墙。而城墙根下郁郁葱葱的环城公园里，人们吹拉弹唱，健身游戏，享受着美好的悠闲时光。“晚来清渭上，疑似楚江边”已不仅是唐代诗人对咸阳古渡的描绘，而且成为了“丝绸之路新起点”的西安城新的色彩。
