明代曾经对绕固原城西北这道圮废的战国秦长城进行重新修筑，加以利用。据《读史方舆纪要》载，明弘治十五年（1502年），三边总制大臣秦紘驻节固原，提督陕西三边军务，曾上表于固原卫设过四道防线。不仅在固原附近分兵御守，而且又向南进，在平凉西北的火龙沟、虎山沟，庆阳府环县的张麻沟、海子口，固原城西南六盘山中的金佛峡等地筑墙立营，分兵防护。战国的秦长城就是从海子河口稍南的滴滴沟口出，然后经过吴堡、枯井、明庄梁（又称长城梁）而绕过固原城西北，于固原城北10余里处变成两道长城，跨过清水河后又合二为一进入东山。沿着这段长城内侧的明代城障，多是在秦时旧址的基础上修筑的。现遗存的还有固原城北十里堡。在其地面与墙身内，到处都遗落着秦汉时代的绳纹板瓦、简瓦等。固原城西已圮的古城址，一里见方，地面上散布着许多明代瓦片，而剖面土层里却还夹杂不少秦汉时期的绳纹瓦片。
明代之所以在固原城附近继续利用并不断加固修缮秦长城，与它当时所处的地理位置和边防情况有直接关系。固原“左控五原，右带兰会，黄流绕北，崆峒阻南”，为历代兵家必争之地，是著名的古战场。明初“，元人北归，屡谋兴复”成为边患。正统十四年（1449年），北方蒙古火筛部南掠进入平凉以后，固原一带边防日显重要。景泰元年（1450年），因这一带屡遭蒙古贵族诸部的扰掠，在宋代镇戎军城的旧址上修筑了固原城。景泰三年（1452年）又立为守御千户所。成化三年（1467年），南掠之敌攻破开城县，遂将县治移入固原城。后来，固原守御千户所又被奏升为固原卫。弘治五年（1492年），入居河套的蒙古火筛部不断南掠又将固原卫升为固原州，管辖固原、靖虏等七卫。弘治十四年（1501年），火筛部由花马池大举进入平凉、凤翔、临洮、巩昌。及至弘治十五年（1502年），兵部建议设大臣一员，开府固原，总制延绥（榆林）、甘肃、宁夏三边军务。
自从明朝设重臣驻守固原、总制陕西三边军务以后，固原州即升为镇，固原便成为当时的边防九镇之一。弘治十八年（1505年），总制大臣杨一清又设立头营至八营诸城堡。由于固原在军事上的重要地位，修筑这一带的长城就势在必行。弘治十七年（1504年），总制边务大臣秦紘，不仅在固原城以北（今同心县、海原县）修筑长城，而且还在固原城附近，重新利用环绕固原镇城的秦长城遗址，以加强这座西北边防指挥中心的城防工程。同时，在固原城北还修筑了两道长城以为防卫，并向两侧延长至固原城西南方和东北方的山中。此后，在嘉靖至万历年间，不时对秦长城及其他防御工程进行加固和修葺。
