Phượng Hoàng Trung Đô có 2 vòng thành gọi là thành Nội và thành Ngoại hình thang, chu vi: 2820 m, diện tích: 22 ha. Phía ngoài có hào rộng 3 m, sâu 3 m, mặt thành cao 3–4 m. Thành Nội xây bằng gạch vồ và đá ong, chu vi gần 1680 m, cao 2 m, cửa lớn mở ra hai hướng tây và đông. Trong thành nội có toà lầu rộng, cao 3 tầng, trước có bậc tam cấp bằng đá ong, sau có hai dãy hành lang nối liền với điện Thái hoà dùng cho việc thiết triều. Nhìn từ trên không thì Thành Nội Phương Hoàng Trung Đô gần như hình tam giác: mặt hành phía Đông Bắc chạy sát theo chân núi Quyết (Phượng Hoàng), phía Nam cắt ngang qua núi Mèo (Kỳ Lân), phía Tây kéo dài qua cánh đồng theo một đường thẳng lên sát Mũi Rồng (một nhánh của núi Dũng Quyết.[1]

Sách La Sơn phu tử nói rõ thêm:

Cũng theo sách La Sơn phu tử, về kích thước của thành Ngoại, ngoài các vách núi làm bức luỹ tự nhiên, còn phải đắp bờ thành nam dài 300 m, bờ thành tây dài 450 m. Bề đứng ở những đoạn phải đắp cũng rất cao vì để hài hoà với vách núi.

Hoàng đế Quang Trung đã ngự giá đến Phượng Hoàng Trung Đô ít nhất là hai lần vào tháng 5 năm 1791 và tháng 1 năm 1792. Nhưng sáu tháng sau, vua đột ngột qua đời nên không kịp thiên đô từ Phú Xuân ra Trung Đô.

Với sự nghiệp nhà Tây Sơn quá ngắn ngủi, sau khi vua Quang Trung băng hà, vua Quang Toản lên ngôi không chèo chống nổi cơ đồ trước lực lượng phục thù của Nguyễn Ánh. Chúa Nguyễn Ánh sau lên ngôi lập ra nhà Nguyễn ở Huế và Phượng Hoàng Trung Đô cũng bị lãng quên.

Ngày 28 Tháng Tư năm 1998, Bộ văn hóa thông tin thể thao Việt Nam đã ra quyết định số 313/ QĐ-VH công nhận di tích Phượng Hoàng Trung đô.[2]