西安城墙护城河横断面为梯形，上口宽14～54m，河底宽7～24m，深4～15m，东南角最高，西北角最低，河底落差11m，外岸高差22m。

护城河的水是活水，其中一部分来自大峪水库，另一部分是人工放入的中水。护城河水系以东南角为分水岭，分别沿西南、东北两个方向汇流至西北角退水口，通过管道进入下游汉城湖截流涵，再经漕运明渠最终流入渭河。