Mặc dù thành Tây Đô, với bốn bức tường và cổng thành còn lại tương đối nguyên vẹn, sẽ là rất đơn giản trong việc xác định về cấu trúc toà thành, nhưng các công trình nghiên cứu trước nay đều đưa ra các số liệu khác nhau về kích thước tường thành, cổng thành và do đó, việc nhận định về cấu trúc toà thành vẫn chưa thống nhất.

Theo các tài liệu

Theo Đại Nam nhất thống chí cho biết: Thành Tây Đô mỗi mặt dài 120 trượng (1 trượng tương đương 4m), cao 1 trượng 2 thước và trong thành nay là ruộng ước chừng hơn 300 mẫu. (Theo số liệu này thì thành Tây Đô có cấu trúc hình vuông, mỗi cạnh khoảng 480 m).

Trong Thanh Hoá Vĩnh Lộc huyện chí của Lưu Công Đạo lại đưa ra số liệu: Thành Tây Đô vuông, mỗi mặt thành dài 424 tầm (một tầm khoảng 2m).

Trong Lịch triều hiến chương loại chí ghi: Thành rộng ước hơn 300 mẫu, đường đi lối ngang lối dọc đều lát đá hoa, móng thành bốn mặt đều xây đá xanh, từ mặt đất trở lên xây gạch, vuông vắn dày dặn rất bền...

Theo học giả L. Bezacier thì thành xây dựng trên một đồ án hình vuông mỗi chiều dài 500m.

Trong các sách: Thành cổ Việt Nam; Hồ Quý Ly; Lịch sử Thanh Hoá; Khảo cổ học Việt Nam đều khẳng định: Thành nhà Hồ có mặt bằng hình chữ nhật, chiều dài 900m, chiều rộng 700m.

Trong Đại cương Lịch sử Việt Nam (tập 1, xuất bản năm 2000), lại ghi thành Tây Đô là một hình vuông, mỗi cạnh dài 500m.

Theo số liệu đo đạc

Năm 2005, đoàn khảo sát Nhật Bản đã dùng máy móc hiện đại đo đạc rồi công bố số liệu như sau: Cạnh Nam: 877,1m; Cạnh Bắc:877,0m; Cạnh Đông: 879,3m; Cạnh Tây: 880m. Như vậy chúng có độ lớn vào khoảng 877m cạnh Đông Tây và 880m cạnh Nam Bắc. Chúng gần như một hình vuông chỉ có điều chiều Nam Bắc dài hơn chiều Đông Tây khoảng 3m. Tuy nhiên dù đã đưa ra con số chính xác nhưng các chuyên gia Nhật Bản lại không cho biết quy tắc đo.

Theo số liệu của tổ Lịch sử Trường Đại Học Hồng Đức trực tiếp đo bằng phương pháp thủ công thì: Chiều Nam Bắc dài 860m (tính từ mép trong theo trục Nam Bắc). Chiều Đông Tây dài 863m (tính từ mép trong theo trục Đông Tây). Nếu tính theo mép ngoài cổng thành thì: Chiều Đông Tây là 883,5m; chiều Nam Bắc là 870,5m (độ chênh lệch lớn hơn 13m)[3]