箭樓的結構為前樓後廈，麵闊七間，寬62 米，進深20 米；北出抱廈廡座，麵闊五間，寬42 米，進深12 米，門兩重，前為古老的吊落式閘門“千斤閘”，後為對開鐵葉大門。
整座箭樓通高35米多，在明代及後來的清代北京城垣的箭樓中，唯正陽門箭樓辟門，亦最為高大雄偉。由於其形式比較獨特，一直被看成是老北京的象征。
在箭樓與城門樓之間有一座巨大的甕城。甕城是為了加強對城門的保護而設立的，用以消除城防的死角，加大敵人的攻打難度。
曆史上，北京內城曾多次遭到進攻，如後金軍隊和蒙古族俺答汗和部落的圍攻，以及後來清代時八國聯軍的進攻，因正陽門的城池堅厚，除八國聯軍之役外，在其他圍城戰中均未曾被強行攻破過。
甕城為長方形，南北長108米，東西寬88米，東北和西北兩內角為直角，東南和西南兩外角為抹角，甕城將城垣、城門樓、箭樓和兩座閘樓連接起來。甕城城垣與城牆高度相同，高約11 米，略窄些，內為土牆心外甃大城磚。上頂甬道海墁城磚，外側築雉堞，內側築女兒牆，內有空場。
甕城東西兩側建有閘樓，閘樓麵闊三間，灰筒瓦綠琉璃瓦剪邊，歇山小式屋頂，外側辟箭窗兩排共12 孔。閘樓下開券門，以通行人，門內也有千斤閘。南端呈弧形抹角，箭樓坐落在頂端，甕城的4個方向各開有拱券式門洞一座，東、西、南為吊落式閘門。
北門在宏偉的城樓之下，南門在高大的箭樓之下，東西兩門則在甕城東西正中的閘樓之下。平時箭樓及東閘樓下的城門關閉，出入百姓繞行西閘樓下券門。
在明代時，北京內城9門外均有一座跨越護城河的石橋，但唯獨正陽門外並列有三座橋，稱“正陽橋”。正陽橋外是油漆彩畫、木結構的五牌樓。正陽橋東側燕尾石堤上的鎮水石獸。石獸位於石基上，頭探向河中，身披鱗甲，四肢粗壯，造型生動，雕工精細。
我國古代的城門，設施繁雜，作為城市防禦設施除前文所述的城樓、箭樓、甕城、護城河、石橋外，還包括雉堞、登城馬道和鋪舍等，正陽門也不例外。
雉堞和女兒牆是沿城垣上頂內外修築的矮垣牆。雉堞位於城垣頂外側，築為齒狀，起盾牌作用，以保護守城者免遭敵人攻擊；女兒牆亦稱女牆，為城垣頂內側修築的矮垣牆，作用是攔擋守城者，免於摔下。
古代北京的內城雉堞高為1.9 米，寬為1.5 米，厚為0.75 米，其間距在0.5米至 0.8 米之間；外牆雉堞高1.3 米，寬約1.2 米，厚為0.5 米左右，其間距在0.5 米左右，內外城共有雉堞20700多個。雉堞都是用白灰漿、大城磚砌成。平頂，四側四棱見角，非常牢固。
女兒牆高約1.2 米，厚約0.75 米，以白灰漿、大城磚沿城垣形製砌成，上頂一般砌成饅頭頂或是泥鰍背頂。正陽門與內城其他八門一樣，城台外側建雉堞，內側建女牆，規製亦與城垣相同。
馬道是供守城部隊上下城用的專用斜道，它附貼在城牆內側牆體上，坡度約15度至30度之間，馬道寬約四五米，斜道外側砌築一道矮牆，每對馬道呈內八字形或外八字形，從左右兩條馬道都可以到達城頂。
正陽門設有馬道兩條，均在甕城內緊貼城垣內壁而築，分別通向城樓與箭樓。鋪舍是建在城垣頂上，為硬山式，麵闊三間，進深一間，為駐軍的值班房，供守城兵士休息或堆放守城武器等物之用，明代稱“鋪舍房”，清代稱為“堆撥房”。
[旁注]
明世宗 （1507年～1566年）本名朱厚熜，是明代實際執政時間最久的皇帝，在位45年。他早期整頓朝綱、減輕賦役，對外抗擊倭寇，朝政為之一新，史稱“中興時期”。
牌樓 又叫牌坊，是我國封建社會為表彰功勳、科第、德政以及忠孝節義所立的柱門形構築物，一般較高大，主要有木、石、木石、磚木和琉璃幾種，多設於要道口。也有宮觀寺廟以牌坊作為山門，還有用來標明地名的。牌坊也是祠堂的附屬建築物，昭示家族先人的高尚美德和豐功偉績，兼有祭祖的功能。
歇山式 是我國常見古建築屋頂的構造方式之一，多用在建築性質較為重要，體量較大的建築上。它由前後兩個大坡簷，兩側兩個小坡簷及兩個垂直的等腰三角形牆麵組成。歇山建築屋麵峻拔陡峭，四角輕盈翹起，玲瓏精巧，氣勢非凡，它既有廡殿建築雄渾的氣勢，又有攢尖建築俏麗的風格。
脊獸 是我國古代建築屋頂的屋脊上所安放的獸件。它們按類別分為跑獸、垂獸、“仙人”及鴟吻，合稱“脊獸”。其中正脊上安放吻獸或望獸，垂脊上安放垂獸，戧脊上安放戧獸，另在屋脊邊緣處安放仙人走獸。但古時，在士族大富人家後院的小姐繡樓屋脊上，一般都不安放脊獸。
後金 也叫後金汗國，是出身建州女真的愛新覺羅·努爾哈赤在滿洲建立的王朝，為清朝的前身。1616年，愛新覺羅·努爾哈赤在赫圖阿拉城，就是後來的遼寧新賓稱汗，國號“金”或“大金”。為了與12世紀時的“金”相區別，史稱其為“後金”。
女兒牆 在古時候也叫“女牆”，包涵著窺視之義，是仿照女子“睥睨”之形態，在城牆上築起的牆垛。特指房屋外牆高出屋麵的矮牆。主要作用除維護安全外，也會在底處施作防水壓磚收頭，以避免防水層滲水、或是屋頂雨水漫流。
護城河 也稱作“濠”，是我國古時人們為了防止敵人或動物入侵，由人工挖鑿的一條環繞整座城、皇宮和寺院等主要建築的河，具有防禦作用，護城河內沿岸築有“壕牆”一道，外有壕塹，內為夾道，大大提高了護城河的防禦作戰能力。我國的護城河，以湖北襄陽護城河寬度為最。
硬山式 是我國常見古建築屋頂的構造方式之一，屋麵僅有前後兩坡，左右兩側山牆與屋麵相交，並將檁木梁全部封砌在山牆內，左右兩端不挑出山牆之外的建築叫硬山建築。硬山建築是古建築中最普通的形式，無論住宅、園林、寺廟中都有大量的這類建築，多以小式建築為最普遍。
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傳說，古代北京城曾經在明清時代流行一種“走橋”與“摸釘”的民俗。
每逢農曆正月十五之夜，當時的許多年輕婦女都要去正陽門“走橋”。所謂“走橋”，其實就是說婦女在當日夜晚結伴行遊街市，凡在正陽門有橋處相扶而過，就能“消百病”，又叫“走百病”，能夠長壽。
所謂“摸釘”，就是說，年輕婦女們在“走百病”經過正陽門時，必須用手摸門上的銅釘這樣可以生個男孩。
關於“走橋”與“摸釘”之說，雖是迷信，但也無不寄托了當時北京民眾對美好生活的向往。