内城位于外城中部偏东北，约建于高昌回鹘时期，周长约3003米，南墙长610米，北墙长818米，东墙长560米，西墙长1015米。基宽3～4米，残高约2米。夯筑，夯层厚10～15厘米。北、西墙城门遗迹尚存。北门宽5.5～6米，左右台基有对称排叉桩槽。原为过梁式木构门洞。城墙外现存马面14个，间距50～70米。东、西墙中部各有敌台一座，东南、西北、西南角楼残基尚存。城壕宽10～30米，深1～3米。
城内残存多处大型夯土台基，有的面积达2000平方米。城内散布有残砖断瓦及陶片。陶器主要为夹砂红陶和泥质灰陶，器形有双耳罐瓮、盆、盘、碟、盂等。砖有莲瓣纹方砖、素面方砖及素面长方砖 3种。瓦有筒瓦、板瓦，瓦当为圆形，饰莲花纹。此外还有少量钧瓷、影青瓷残片，并采集到石狮、铜狮、刻花石球、葡萄纹镜、蒲类州印及大量唐代铜币等。
“西大寺”坐落在北庭故城西门外，距故城约70.5米，东西宽43.8米，分为南北两部。北部为正殿，有大型佛像，殿外北、东、西三面有洞窟环绕。正殿残高14米多。东面有一尊残长13米的睡佛，头北脚南，睡态安详，还有一幅大型《分舍利图》壁画，保存完好。正殿东侧15个佛龛已修整好，每窟都有佛像，壁画。龛内佛像，大小与真人略同。南部为庭院，东西有配殿、僧房、库房。洞窟和配殿内塑有佛像。配殿和东面洞窟绘有壁画。用淡墨起稿，以铁线描为主，色调以红、赭、黄等色为主。位置配列、构图形式基本一致，主要为经变、供养、故事画和供养比丘、供养人等。其中一幅分舍利图保存较好，北侧是王者出行图，南侧为攻城图。壁画和塑像旁有回鹘文和汉文题名、题记。壁画内容多反映佛教故事，还有高昌回鹘王室供养人像及其生活，出巡等。佛寺正殿中央的佛残高约10米。北庭西大寺建于公元10世纪高昌回鹘时期，毁于明初战火。
古城的规模十分宏大，平面呈不规整的长方形，分内外两城，内城位于外城中部略偏东北的地方。外城墙周长达4596米，内城墙周长3003米；城墙高10多米，是夯土建筑而成的，厚8～12米，有马面及护城河等军事防御设施。城内原有的建筑破坏殆尽，仅保存下来了3处残破的墙基，9处残基址，其中2处是佛教寺院的基址。
外城始建于唐代初年，后经两次修补，周长4596米，东墙长1686米，南墙长 850米，西墙长1575米，北墙长485米。墙基残宽 5～8米，残高3～5米，均系夯土筑成。夯层平整坚实，厚约 7厘米。北城城门保存尚好，门宽8 米，有瓮城。其余三面城门无存。现存马面34个，间距约60米。西墙中部偏南，存敌台 1座，长22米，宽16米，高 6米，顶部存房址残迹。外城四角原有角楼，西北角台基东西长25米，南北宽23米，残高约11.5米。护城壕宽30～40米，深2～3米。
北庭故城始建于南北朝时期，距今已有一千多年的历史，曾是唐朝管辖天山北麓重要的政治、经济、军事和文化中心，而后作为高昌回鹘政权的夏都。它不仅是丝绸之路新北道上的历史名城，也是新疆自古以来就是祖国不可分割的一部分的历史见证。北庭都护府是北庭故城中最为重要的建筑之一，其遗址在1988年被列为全国重点文物保护单位。
北庭故城遗址位于新疆维吾尔自治区吉木萨尔县城正北12千米处，规模宏大，城池坚固险要。城内昔日的衙署、塔庙、街市依稀可辨，残砖、碎石、陶片遍地。清代考古学家徐松曾对该城出土的唐代金满城残碑作过考证，证实古城为唐代北庭大都护府所在地。
据史籍载，旧址为汉代戊巳校尉耿恭屯戍的金满城。后为西突厥叶护阿史那贺鲁的驻节之所，称“可汗浮图”。唐代为庭州，长安二年(702)在此设北庭大都护府，下辖金满、轮台、蒲类(后改后庭)、西海4县。后改北庭节度史，所辖瀚海军驻此。为唐代北疆重镇。贞元六年(790)陷于吐蕃。9世纪后属高昌回鹘，为其夏都，又称“别失八里”，意为五城。13世纪初，隶属蒙古，元代在此设“行尚书省”和“别失八里元帅府”，城约废弃于元末明初。
