Thành Cổ Loa theo tương truyền gồm 9 vòng xoáy trôn ốc, nhưng căn cứ trên dấu tích hiện còn, các nhà khoa học nhận thấy thành có 3 vòng, trong đó vòng thành nội rất có thể được làm về sau, dưới thời Ngô Quyền. Chu vi vòng ngoài 8 km, vòng giữa 6, 5 km, vòng trong 1, 6 km, diện tích trung tâm lên tới 2 km². Thành được xây theo phương pháp đào đất đến đâu, khoét hào đến đó, thành đắp đến đâu, lũy xây đến đó. Mặt ngoài lũy dốc thẳng đứng, mặt trong thoải để đánh vào thì khó, trong đánh ra thì dễ. Lũy cao trung bình từ 4–5 m, có chỗ cao đến 8–12 m. Chân lũy rộng 20–30 m, mặt lũy rộng 6–12 m. Khối lượng đất đào đắp ước tính 2, 2 triệu mét khối. Thành nội hình chữ nhật, cao trung bình 5m so với mặt đất, mặt thành rộng từ 6–12 m, chân rộng từ 20–30 m, chu vi 1.650 m và có một cửa nhìn vào tòa kiến trúc Ngự triều di quy. Thành trung là một vòng thành không có khuôn hình cân xứng, dài 6.500 m, nơi cao nhất là 10 m, mặt thành rộng trung bình 10 m, có bốn cửa ở các hướng đông, bắc, tây bắc và tây nam, trong đó cửa đông ăn thông với sông Hồng. Thành ngoại cũng không có hình dáng rõ ràng, dài hơn 8.000m, cao trung bình 3–4 m (có chỗ tới hơn 8 m). Mỗi vòng thành đều có hào nước bao quanh bên ngoài, hào rộng trung bình từ 10m đến 30m, có chỗ còn rộng hơn. Các vòng hào đều thông với nhau và thông với sông Hoàng. Sự kết hợp của sông, hào và tường thành không có hình dạng nhất định, khiến thành như một mê cung, là một khu quân sự vừa thuận lợi cho tấn công vừa tốt cho phòng thủ. Về mặt quân sự, thành Cổ Loa thể hiện sự sáng tạo độc đáo của người Việt cổ trong công cuộc giữ nước và chống ngoại xâm. Với các bức thành kiên cố, với hào sâu rộng cùng các ụ, lũy, Cổ Loa là một căn cứ phòng thủ vững chắc để bảo vệ nhà vua, triều đình và kinh đô. Đồng thời là một căn cứ kết hợp hài hòa thủy binh cùng bộ binh. Nhờ ba vòng hào thông nhau dễ dàng, thủy binh có thể phối hợp cùng bộ binh để vận động trên bộ cũng như trên nước khi tác chiến. Về mặt xã hội, với sự phân bố từng khu cư trú cho vua, quan, binh lính, thành Cổ Loa là một chứng cứ về sự phân hóa của xã hội thời ấy. Thời kỳ này, vua quan không những đã tách khỏi dân chúng mà còn phải được bảo vệ chặt chẽ, sống gần như cô lập hẳn với cuộc sống bình thường. Xã hội đã có giai cấp rõ ràng và xã hội có sự phân hóa giàu nghèo rõ ràng hơn thời Vua Hùng . Về mặt văn hóa, là một tòa thành cổ nhất còn để lại dấu tích, Cổ Loa trở thành một di sản văn hóa, một bằng chứng về sự sáng tạo, về trình độ kỹ thuật cũng như văn hóa của người Việt cổ. Đá kè chân thành, gốm rải rìa thành, hào nước quanh co, ụ lũy phức tạp, hỏa hồi chắc chắn và nhất là địa hình hiểm trở ngoằn ngoèo, tất cả những điều này làm chứng cho nghệ thuật và văn hóa thời An Dương Vương. Hàng năm, vào ngày 6 tháng giêng âm lịch, cư dân Cổ Loa tổ chức một lễ trang trọng để tưởng nhớ đến những người xưa đã có công xây thành, và nhất là để ghi ơn An Dương Vương. Sau khi An Dương Vương xây thành Cổ Loa, thần Kim Quy cho An Dương Vương một cái móng của mình để làm lẫy nỏ mà giữ thành. Theo lời thần dặn, nỏ có được cái lẫy làm bằng móng chân thần sẽ là chiếc nỏ bắn trăm phát trúng cả trăm, và chỉ một phát có thể giết hàng ngàn quân địch. An Dương Vương chọn trong đám gia thần được một người làm nỏ rất khéo tên là Cao Lỗ và giao cho Lỗ làm chiếc nỏ thần. Lỗ gắng sức trong nhiều ngày mới xong. Chiếc nỏ rất lớn và rất cứng, khác hẳn với những nỏ thường, phải tay lực sĩ mới giương nổi. An Dương Vương quý chiếc nỏ thần vô cùng, lúc nào cũng treo gần chỗ nằm. Lúc bấy giờ Triệu Đà làm chúa đất Nam Hải, mấy lần đem quân sang cướp đất Âu Lạc, nhưng vì An Dương Vương có nỏ thần, quân Nam Hải bị giết hại rất nhiều nên Đà đành cố thủ đợi chờ thời cơ. Triệu Đà thấy dùng binh không lợi, bèn xin giảng hòa với An Dương Vương, sai con trai là Trọng Thuỷ sang cầu thân, nhưng chủ ý là tìm cách phá chiếc nỏ thần. Trong những ngày đi lại để giả kết tình hòa hiếu, Trọng Thuỷ được gặp Mỵ Châu, con gái yêu của An Dương Vương, một thiếu nữ mày ngài, mắt phượng, nhan sắc tuyệt trần. Trọng Thuỷ đem lòng yêu dấu Mỵ Châu, Mỵ Châu dần dần cũng xiêu lòng. Hai người trở nên thân thiết, không còn chỗ nào trong Loa thành mà Mỵ Châu không dẫn người yêu đến xem. An Dương Vương không nghi kỵ gì cả. Thấy đôi trẻ thương yêu nhau, vua liền gả Mỵ Châu cho Trọng Thuỷ. Một đêm trăng sao vằng vặc, Mỵ Châu cùng Trọng Thuỷ ngồi trên phiến đá trắng giữa vườn, cùng nhau nhìn dãy tường thành cao nhất. Trong câu chuyện tỷ tê, Trọng Thuỷ hỏi vợ rằng: Nàng ơi, bên Âu Lạc có bí quyết gì mà không ai đánh được? Mỵ Châu đáp: Có bí quyết gì đâu chàng, Âu Lạc đã có thành cao, hào sâu, lại có nỏ thần bắn một phát chết hàng nghìn quân địch, như thế còn có kẻ nào đánh nổi được? Trọng Thuỷ làm bộ ngạc nhiên, vờ như mới nghe nói đến nỏ thần lần đầu. Chàng ngỏ ý muốn xem chiếc nỏ. Mỵ Châu không ngần ngại, chạy ngay vào chỗ nằm của cha, lấy nỏ thần đem ra cho chồng xem. Nàng lại chỉ cho chàng biết cái lẫy vốn là chiếc móng chân thần Kim Quy và giảng cho Trọng Thuỷ cách bắn. Trọng Thuỷ chăm chú nghe, chăm chú nhìn cái lẫy, nhìn khuôn khổ cái nỏ hồi lâu, rồi đưa cho vợ cất đi. Hôm sau, Trọng Thủy xin phép An Dương Vương về thăm cha. Hắn thuật lại cho Triệu Đà biết về chiếc nỏ thần. Đà sai một gia nhân chuyên làm nỏ, chế một chiếc lẫy nỏ giống hệt của An Dương Vương. Lẫy giả làm xong, Trọng Thuỷ giấu vào trong áo, lại trở sang Âu Lạc. An Dương Vương vốn chiều con gái, thấy con mỗi khi gặp chồng thì vui vẻ sung sướng, liền sai gia nhân bày tiệc rượu để ba cha con cùng vui. Trọng Thuỷ uống cầm chừng, còn An Dương Vương và Mỵ Châu say tuý luý. Thừa lúc bố vợ say, Trọng Thuỷ lẻn ngay vào phòng tháo lấy cái lẫy bằng móng chân thần Kim Quy và thay cái lẫy giả bằng móng rùa thường vào. Hôm sau, thấy chồng có vẻ bồn chồn, hết đứng lại ngồi không yên, Mỵ Châu hỏi chồng rằng: Chàng như có gì lo lắng phải không? Trọng Thuỷ đáp: Ta sắp phải đi, Phụ vương dặn phải về ngay để còn lên miền Bắc, miền Bắc xa lắm nàng ạ. Mỵ Châu buồn rầu lặng thinh, Trọng Thuỷ nói tiếp: Bây giờ đôi ta sắp phải xa nhau, không biết đến bao giờ gặp lại! Nếu chẳng may xảy ra binh đao, tôi biết đâu mà tìm? Mỵ Châu nói: Thiếp có cái áo lông ngỗng, hễ thiếp chạy về hướng nào thì thiếp sẽ rắc lông ngỗng dọc đường, chàng cứ chạy theo dấu lông ngỗng mà tìm. Nói xong Mỵ Châu nức nở khóc. Về đất Nam Hải, Trọng Thuỷ đưa cái móng rùa vàng cho cha, Triệu Đà mừng rỡ vô cùng, reo lên rằng: "Phen này đất Âu Lạc sẽ về tay ta". Chỉ ít ngày sau, Triệu Đà đã ra lệnh cất quân sang đánh Âu Lạc. Nghe tin báo, An Dương Vương cậy có nỏ thần, không phòng bị gì cả. Đến khi quân giặc đã đến sát chân thành, An Dương Vương sai đem nỏ thần ra bắn thì không thấy linh nghiệm nữa. Quân Triệu Đà phá cửa thành, ùa vào. An Dương Vương vội lên ngựa, đèo Mỵ Châu sau lưng, phi ngựa thoát ra cửa sau. Ngồi sau lưng cha, Mỵ Châu bứt lông ngỗng ở áo rắc khắp dọc đường. Đường núi gập ghềnh hiểm trở, ngựa chạy luôn mấy ngày đêm đến Dạ Sơn gần bờ biển. Hai cha con định xuống ngựa ngồi nghỉ thì quân giặc đã gần đến. Thấy đường núi quanh co dốc ngược, bóng chiều đã xuống, không còn lối nào chạy, An Dương Vương liền hướng ra biển, khấn thần Kim Quy phù hộ cho mình. Vua vừa khấn xong thì một cơn gió lốc cát bụi bốc lên mù mịt, làm rung chuyển cả núi rừng. Thần Kim Quy xuất hiện, bảo An Dương Vương rằng "giặc ở sau lưng nhà vua đấy". An Dương Vương tỉnh ngộ, liền rút gươm chém Mỵ Châu, rồi nhảy xuống biểu tự vẫn. Quân của Triệu Đà kéo vào chiếm đóng Loa thành, còn Trọng Thuỷ một mình một ngựa theo dấu lông ngỗng đi tìm Mỵ Châu. Đến gần bờ biển, thấy xác vợ nằm trên đám cỏ, tuy chết mà nhan sắc không mờ phai. Trọng Thuỷ khóc òa lên, thu nhặt thi hài đem về chôn trong thành, rồi đâm đầu xuống giếng trong thành mà xưa kia Mỵ Châu thường tắm. Ngày nay, ở làng cổ Loa, trước đền thờ An Dương Vương, còn cái giếng gọi là giếng Trọng Thuỷ. Tục truyền khi Mỵ Châu đã bị cha giết chết rồi, máu nàng chảy xuống biển, trai ăn được nên mới có ngọc châu. Lấy được ngọc trai ấy đem về rửa bằng nước giếng trong thành Cổ Loa thì ngọc trong sáng vô cùng. Đến thăm Cổ Loa chắc hẳn không thể bỏ lỡ cái giếng ngọc mang đậm nét lịch sử về truyền thuyết Mỵ Châu - Trọng Thủy từ ngàn xưa, nhìn từ trên cao xuống ta có thể thấy nó giống như một viên ngọc trai sáng long lanh giống như vẻ đẹp và lòng thủy chung của người con gái xinh đẹp dành cho người nàng yêu hay cũng có thể đó chính là giọt nước mắt của nàng vì đã tin tưởng lầm người dù là gì đi chăng nữa thì đây vẫn chính là một trong những minh chứng còn sót lại đến ngày nay để mọi người nhớ về. Và để tưởng nhớ công chúa Mỵ Châu vì quá đem lòng yêu Trọng Thủy mà bán đứng cha thì người ta đã đúc một bức tượng bằng gỗ để trong đền thờ mà ngày nay người ta hay gọi là "Am thờ Mỵ Châu" Bức tượng không đầu được ngay chính giữa am, mỗi khi bước vào ta thấy mùi hương khói, ánh đèn đỏ mờ ảo khiến cho không khí ở đây thật linh liêng, hồi nhỏ mỗi khi đến mùng 6 âm lịch lại được mẹ dắt vào đây, mẹ còn dặn là đặt tiền lẻ vào lòng công chúa rồi nói thầm điều mong muốn sau đó đặt tay chạm lên bức tượng thì điều đó sẽ trở thành hiện thực. Đến bây giờ người ta vẫn làm như vậy, mỗi mùa lễ hội là nơi đây lại đông đúc, ồn ào nhưng không vì thế mà xảy ra tình trạng xô đẩy, chen lấn nhau. Khi đi vào Am thờ mọi người đều đi thành hàng, thành nối người đi trước nhìn người đi sau, mọi người đều im lặng để tỏ lòng biết ơn đối với công chúa.
