Die Flonheimer Ortsumwehrung wurde um 1300 erbaut. Von ihr sind nur wenige Reste erhalten. Sie umschloss den Ort etwa in Trapezform. Im Norden folgte die Umwehrung in etwa dem Verlauf des Wiesbachs, die Grundlinie orientierte sich an der Langgasse von Südwesten nach Nordosten. Bei der Mauer handelte es sich um eine mäßig starke Mauer aus Bruchstein, in die Schießscharten eingebaut worden waren. In fast regelmäßigen Abständen waren an die Mauer rechteckige Schalentürme angebaut.

Westlich der Wassergasse, an der Straße Am Grabentürchen, bei Holzmarkt 5, am Stichweg Kellereck und in der Neugasse haben sich Teile der Mauer erhalten. Von den wahrscheinlich mehr als 11 Schalentürmen haben sich sieben erhalten. Zwei davon im Westen (Angelgasse und hinter Wassergasse), zwei im Norden (bei Klostereck und Am Grabentürchen) und drei im Süden (Langgasse, Adlergässcehn und Obergasse).

Die Wehrmauer hatte ehemals vier Tore: das Alzeyer Tor im Süden (Alzeyer Straße), das Wassertor im Norden (Wassergasse), das Obertor im Westen (Obergasse) und das Falltor im Osten (Langgasse). Ein weiteres Tor, 1594 als "nue pforte" belegt und somit wahrscheinlich jünger als die anderen Tore, die alle aus dem 15. Jahrhundert - das Obertor sogar aus dem 14. Jahrhundert - stammten, befand sich östlich der heutigen Backhausgasse. Das sog. "Grabentürchen" in der selben Straße war ein kleines Tor nur für Fußgänger, dass auch noch dann den Zugang zur Stadt ermöglichte, wenn die großen Tore längst geschlossen waren. Die Tore wurden wohl spätestens um 1800 mit Teilen der Mauer niedergelegt.

Vor der Wehrmauer verlief ein tiefer Graben, der besonders an der Nordseite (Wasserpforte, Grabentürchen) mit Wasser gefüllt war. Er wurde vom Wasser des Weihers gespeist, der auch das Wasser zum Betrieb der Mühlen bis zur Dohlmühle lieferte.[Anm. 1]