La muralla tiene su origen en la época romana, la primera construcción que hubo con una finalidad militar data de la época augusta, en torno al siglo I a. C. En aquella época en el lugar de la ciudad había un campamento militar.
La construcción estaba hecha de madera, dos muros paralelos en cuya zona intermedia había tierra procedente del foso excavado en el exterior. Tenía una altura de 5 metros y una anchura de 3 metros.
Con posterioridad, hasta el siglo I d.C., en la Dinastía Julio-Claudia se construyó una nueva muralla unos metros por delante de la original.
Esta construcción era también de madera, esta vez revestida por bloques de tierra y con almenas, que tienen finalidad defensiva. También contaba con un foso. Tenía una altura de 6 metros y una anchura de 4 metros.
En los siglos I y II, durante la época Claudio-Imperial, se sustituye la pared bloques por un muro de piedra. En esta época no había foso. Tenía una altura de 6,5 metros y una anchura de dos metros.
Posteriormente, en torno al siglo III, se alzó una nueva muralla que es la que llegó a la etapa del bajo Imperio. Esta muralla tenía varias torres de planta semicircular.
Estaba construida con piedra de sillería. Tenía una altura de 10 metros y una anchura de 5 metros. De esta muralla son los restos más antiguos que se conservan en la actual.
En la Edad Media y después de ella se realizaron sucesivas reparaciones, hasta el principio del siglo XIX, epoca en que estaba abandonada. Se hizo una obra de reconstrucción durante la primera guerra carlista (1836-1840).
En 2008 una parte de la muralla de León sufrió un pequeño desmoronamiento. Actualmente, la muralla se restaura periodicamente. Es propiedad del Ayuntamiento de León. La muralla de León fue declarada Monumento Histórico Artístico el 3 de junio de 1931.
En 2011 fue inaugurado un tramo peatonal de la muralla. Es la tercera muralla de España que puede transitarse.
