Die Stadtbefestigung umschließt die Stadt von der Burg aus halbkreisförmig. Mit den Bauarbeiten wurde im Jahr 1344 begonnen. Sie wurde in einheitlicher Bauweise errichtet und war spätestens um 1400 vollendet.
Trotz der Zerstörung der vier stärksten Türme durch die Franzosen 1689 und des Abbruchs von Zehnt- und Münztor um 1830 ist sie die am besten erhaltene Stadtbefestigung am Mittelrhein (zusammen mit der von Oberwesel). Die Bausubstanz wurde zwischen 1909-1913 durchgreifend restauriert, die Türme neu bedacht.
Die Tortürme (von Norden nach Süden Münztor, Markttor, Krahntor) waren ursprünglich nach innen offen. Aus praktischen Gründen wurden sie aber frühzeitig in Fachwerk ausgebaut. Das heute noch zu sehende Fachwerk stammt aus der Zeit der Restaurierung von 1909 oder ist noch jünger. Die Türme am Rheinufer sind durch einen überdachten Wehrgang verbunden, der zum Spaziergang einlädt und der früher bei Hochwasser einen Verbindungsweg zwischen den rheinseitig gelegenen Wohnhäusern darstellte. In der Südmauer, die den Hang des Kühlberges in weitem Bogen zur Burg Stahleck hinaufsteigt, ist nur der niedrige Hutturm erhalten. In der Nordmauer, die am Hang des gegenüberliegenden Vogtbergs durch die Weinberge läuft, steht der 1899 als Wasserbehälter wiederhergestellte Postenturm. Der Posten ist eine sehr bekannte Bacharacher Weinlage. Vom Turm aus eröffnete sich ein sehenswerter Ausblick. Das Holztor (Steegertor) am westlichen Eckpunkt der Befestigung hat als einziger Turm seine ursprüngliche Bedachung und den alten Fachwerkausbau erhalten. Südlich anschließend erkennt man einen Rest der ursprünglich hölzernen Überdachung des Wehrgangs. Am Hang zwischen Holztor und Burg Stahleck steht auf halber Höhe der Liebesturm.
Zwischen Zollhof und Münzturm ist die Stadtmauer heute noch begehbar.