Pistoia conserva ancora leggibili le tre cortine murarie che sin dall'alto medioevo ne hanno caratterizzato il tessuto urbano. La prima cerchia, completata attorno alla metà dell'VIII secolo, racchiudeva una superficie di poco inferiore ai nove ettari e, stando alla documentazione superstite e ai pochi resti, doveva correre lungo il lato interno delle attuali vie: Pacini, Palestro, Cavour, Buozzi, Curtatone e Montanara, Abbi Pazienza e delle Pappe. Le mura, articolate in un doppio giro e separate dal cammino di ronda, avevano alla base uno spessore di sei metri e si innalzavano per circa quattordici con uno sviluppo complessivo superiore al chilometro. 

La prima cortina difensiva dovette risultare ben presto insufficiente alle esigenze della città, poiché sono noti edifici costruiti al di là di questa già a partire dal X secolo. Sorsero così i borghi extraurbani tra i quali il più antico fu quello di San Bartolomeo sviluppatosi attorno all'importante abbazia e edifici sacri il cui nome testimonia l'ubicazione oltre le mura. Attorno agli anni trenta del XII secolo il Comune decise di innalzare una seconda cerchia adatta a difendere la città il cui perimetro, rispetto ai tempi antichi, era più che raddoppiato. 

Le nuove mura correvano con andamento sinuoso da San Maria a Ripalta sino all'Ospedale del Ceppo per poi piegare verso sud sul tracciato delle attuali vie Chiappettini e Trenfuni. Procedevano, quindi, verso meridione includendo le chiese di San Bartolomeo e di S.Pier Maggiore fino a San Maria Nuova, tornando poi verso occidente lungo il tracciato degli attuali corso Amendola, Fedi e Gramsci per chiudere nuovamente a Ripalta.

L'ultima cerchia venne innalzata dopo le distruzioni perpetrate nel 1306 dai fiorentini ai danni della precedente cortina difensiva. Le nuove mura cheracchiusero i conventi degli ordini mendicanti fondati tra la fine del XIII secolo e gli inizi del succesivo, si innalzavano per una quindicina di metri e avevano una base larga tre che si assottigliava ad un metro e mezzo nel camminamento di ronda. Munite di torri e bastioni, dei quali restano visibili l'Ambrogi e il Thyrion, avevano nella fortezza medicea di Santa Barbara il punto di maggior presidio. Larghi fossati alimentati dai torrenti Brana ed Ombrone ne contornavano tutto il perimetro aumentandone l'efficacia difensiva tanto che non furono mai espugnate. La terza cerchia è oggi visibile in alcune sue parti lungo gli attuali viali Matteotti e Arcadia.

Quattro erano gli accessi principali che consentivano l'ingresso alla città dai maggiori centri vicini. Ancora oggi chi proviene da Firenze entra da Porta Carratica, chi da Lucca da Porta Lucchese, chi dalla montagna da Porta al Borgo e chi giunge da Prato lungo la via Montalese, l'antica Cassia, entra da Porta San Marco. Queste porte indicano anche i quattro rioni cittadini che gareggiano per il palio della Giostra dell'Orso.

Le mura hanno resistito integre fino ai primi del XX secolo quando furono abbattute per quello che sembrò il migliore sviluppo della città.