Năm 1793, sau khi đánh chiếm được Diên Khánh từ tay nhà Tây Sơn, Nguyễn Ánh đã cho xây dựng trên vùng đất khi ấy còn heo hút một căn cứ quân sự và khu dân cư được vây quanh bởi một tòa thành.

Thành Diên Khánh được xây dựng theo một hình mẫu phổ biến ở phương Tây vào thời kỳ đó. Tường thành có hình lục giác không đều, có chiều dài tổng cộng 2.693 mét, xung quanh là các hào sâu từ 3 đến 5 mét. Tòa thành uốn lượn chứ không thẳng, do đó có thể quan sát dễ dàng hai bên tường. Thành Diên Khánh có diện tích khoảng 36.000 m², và có 6 cửa thành ở 6 mặt tường. Qua thời gian, hiện nay còn bốn cửa Đông, Tây, Nam và Bắc, tuy nhiên chỉ còn hai cửa, cửa Đông và cửa Tây là còn nguyên vẹn và hiện vẫn là hai cửa ngõ chính ra vào khu vực trung tâm thị trấn Diên Khánh. Theo các tư liệu cũ, bên trong thành có nhiều kiến trúc độc đáo như hoàng cung, cột cờ, dinh tuần vũ, dinh án sát, nhà kho... Thành Diên Khánh khi đó trung tâm của Phủ Diên Khánh và cũng là nơi hoạt động của nghĩa quân Cần Vương - Khánh Hòa và quân du kích Cộng sản ở Khánh Hòa trong thời kỳ Chiến tranh Đông Dương và Chiến tranh Việt Nam.