Công trình được xây trên nền Cửa Bắc thời Lê theo lối vọng lâu – phần lầu ở trên còn phần thành ở dưới, với chiều cao 8,71 mét, rộng 17,08 mét, tường dày 2,48 mét.

Phần thành được xây dựng hết sức kiên cố bằng đá và gạch, chân kè bằng đá. Gạch xây thành có kích thước 35,5cm x 10cm x 12cm. Đá kê có kích thước dài từ 38 đến 86cm.

Cổng thành thông từ mặt trước ra mặt sau, được cuốn vòm bằng gạch theo lối xếp một viên gạch ngang xen một viên đặt dọc.

Mép cửa kè đá hình chữ nhật, diềm trên bằng đá trang trí hoa sen.

Hai cánh cổng thành bằng gỗ đã được trùng tu có tổng diện tích 24m2, trọng lượng khoảng 16 tấn.

Cổng được đóng mở nhờ hai bánh xe bằng đồng trọng lượng khoảng 80 kg.

Phía ngoài bên trên cổng thành còn ba chữ Hán khắc đá: “Chính Bắc Môn”, diềm biển trang trí hoa dây.

Phần lầu được tái dựng một phần bằng khung gỗ theo lối chồng diêm tám mái, lợp ngói ta, trổ cửa ra bốn hướng.

Nơi đây được dành làm nơi thờ hai vị quan Tổng đốc thành Hà Nội – Nguyễn Tri Phương và Hoàng Diệu – đã tuẫn tiết vì không giữ được thành trước sức công phá của quân đội Pháp.

Cấu trúc gỗ bên trong phần lầu.

Nước mưa trên vọng lâu được dẫn thoát xuống dưới qua hai ống máng bằng đá.

Đứng trên Cửa Bắc thành Hà Nội, quan quân có thể phóng tầm mắt bao quát khắp trong ngoài thành, dễ dàng quan sát di – biến trong đội hình quân địch.

Do đó, khi chiếm được thành Hà Nội, quân đội Pháp vẫn sử dụng lầu trên Bắc Môn làm chòi canh gác.

Theo cứ liệu lịch sử và những bức ảnh tư liệu chụp từ thời thành Hà Nội chưa bị phá, hai bên Bắc Môn phía trong tường thành có lối dẫn lên vọng lâu được xây bằng gạch theo hình tam giác.

Hai lối này đã bị bít lại, chỉ còn dấu tích là hai vòm cửa.

Mặt trong tường thành của Bắc Môn ngày nay được dùng làm không gian trưng bày các tư liệu lịch sử về thành Hà Nội.

Trước Bắc Môn xưa có chiếc cầu gạch bắc qua con hào rộng khoảng 20 m bao quanh thành. Vị trí con hào phía trước Bắc Môn hiện nay chính là bãi cỏ, vỉa hè và một phần lòng đường phố Phan Đình Phùng.

Dù Bắc Môn là công trình do nhà Nguyễn xây dựng, nhưng dưới chân cổng thành sừng sững này là tầng tầng lớp lớp di chỉ thành quách từ các triều đại trước đó, khẳng định sự liên tục trong lịch sử ngàn năm của Hoàng thành.

Năm 1998, tại khu vực Bắc Môn, các nhà khảo cổ đã tìm thấy nhiều dấu vết kiến trúc ở độ sâu 1,66 mét và 2,2 mét, trong đó có vết tích của những đoạn tường thành xây bằng đá và gạch vồ thời Lê.

Không chỉ là một di tích còn sót lại của thành cổ Hà Nội, Cửa Bắc còn là minh chứng cho những cuộc chiến đấu anh dũng của quân dân Hà Nội trong những ngày đầu chống lại sự xâm lăng của thực dân Pháp.

Phía ngoài Bắc Môn vẫn còn lưu dấu hai vết đạn thần công của Pháp khi chúng dùng chiến thuyền tấn công thành Hà Nội từ phía bờ sông Hồng năm 1882.

Nhiều người dân vẫn thường xuyên lên vọng lâu Bắc Môn để thắp nhang tưởng nhớ hai vị anh hùng lẫm liệt – những người được hậu thế kính cẩn đặt tên cho hai con đường hiện đại chạy hai bên tả hữu vòng thành cổ năm xưa.

Ngày nay, Bắc Môn là một công trình quan trọng trong quần thể Di sản thế giới Hoàng thành Thăng Long, một điểm tham quan không thể bỏ qua của du khách trong và ngoài nước khi đến Hà Nội. (Bài có sử dụng tư liệu của Trung tâm Bảo tồn Di sản Thăng Long – Hà Nội).