三台潼川古城墙距今约400余年历史，是目前绵阳境内保存最完整、规模最大的古城墙，也是四川境内现存明清古城墙中惟一的石头城。
潼川古城墙修建于明嘉靖年间，当时“环城有池，阔四丈，引西溪九曲水注淤中”，后毁于明末战乱。清乾隆三十二年至三十五年（1767年至1769年）三台知县徐世楹“因故址”重建府城，并易土为石，重建谯楼。潼川古城墙高6米，厚9.8米，均用砂岩条石砌成。城门的门洞分内、外洞，历史上曾设九座炮台，建有南、北、东、西四道城门，光绪时增至五门，在抵御兵匪攻袭和洪水泛滥等方面曾发挥积极作用。
新中国成立后，因城市建设需要，至上世纪80年代中期，潼川古城墙西门至北门段，以及新旧西门和北门拆除，仅存1500余米城墙和东门、南门。值得一提的是，三台潼川古城墙从墙脚到墙身，外墙均用砂岩条石筑砌，是四川境内现存明清古城墙中惟一的石头城。
潼川古城墙由砂卵石粘土夯实墙心，外墙采用砂岩条石筑砌。在漫长的历史中，外墙在自然因素的影响下，风化、碎裂严重。雨水的侵灌和植物的生长，导致墙体变形。同时，由于人为因素，也对古城墙形成破坏。1992年，文物部门曾对古城墙进行维修，将谯楼重新刷漆，朽坏的构件或拆掉或修补，被破坏的女墙也重新恢复。但由于经费紧张，全方位的保护难度仍然很大。
2007年，潼川古城墙的保护引起全国政协委员舒乙的关注，在全国政协十届五次会议上提交4461号提案，认为潼川古城墙不仅年代久远，而且质量高，城墙的材质超过北京古城墙，应加大保护力度。当年，三台县委、县政府将古城墙保护纳入城市总体规划。
2008年“5·12”特大地震中，潼川古城墙遭受严重损坏，部分墙体基础沉降、裂缝，特别是南门谯楼的主体梁架明显倾斜。震后不久，潼川古城墙及东南门被列入三台县文化遗产（文物）灾后重建项目。
2011年4月3日，三台古城墙及东南城门维修加固工程正式开工。经过一年时间的努力，2012年5月9日，工程通过竣工验收。
