La muraille avait, outre son rôle militaire, vocation à affirmer le renouveau de la puissance impériale. Entre 260 et 274, l’Empire romain avait traversé une grave crise politique, militaire et économique. À la fin du III^e siècle, sous l’empereur Aurélien, une importante phase de fortification urbaine se dessine en Gaule. Comme la plupart des principales villes, la capitale des Cénomans, Vindinum, est dotée d’un système défensif conséquent, visible de loin.

Muraille imposante décorée de frises géométriques sur toute sa longueur de manière ostentatoire, l’enceinte doit prouver le prestige impérial, mais aussi celui du pouvoir local, chargé de le relayer.

Les murs de l’enceinte, en briques et pierres de roussard, liées par un mortier rose, ont donné à la ville sa couleur dominante, le rouge carmin.

Les pierres de roussard tapissent le fond brun, les pierres claires et les briques dessinent le décor constitué de bandes horizontales où alternent 14 motifs géométriques polychromes, uniques ou associés, comme des triangles, des cercles pointés, des losanges ou des sabliers.

Les matériaux sont extraits de carrières des environs. Certains sont aussi récupérés d’anciens bâtiments tels les thermes, détruits à cette occasion, car ils se situaient dans le périmètre du futur glacis défensif de l’enceinte. Quant aux briques, elles proviennent de plusieurs ateliers qui fonctionnaient en même temps afin de fournir le chantier d’une quantité suffisante.

La construction de l’enceinte n’implique pas l’absence d’habitat hors les murs. Victeur, premier évêque attesté, construit au V^e siècle "la basilique des Apôtres" extra muros. Cette basilique se trouvait sur la rive droite de la Sarthe, près du pont Perrin.

Peu à peu, un habitat vient s’appuyer au pied de la muraille, côté intérieur mais aussi extérieur. De récentes fouilles ont montré qu’au XII^e siècle la muraille était déjà franchie pour la construction de voies et d’un riche habitat aux abords de la cathédrale jusqu’au site antique des thermes.

Un siècle plus tard, l’agrandissement de la collégiale royale de Saint-Pierre-La Cour et du chœur de la cathédrale Saint-Julien nécessitent également le dépassement du mur. Le chœur de la collégiale sera fortifié tandis que celui de la cathédrale est simplement enserré d’une palissade de bois.

Ce n’est qu’aux XIV^e et XV^e siècles, devant les menaces anglaises du début de la guerre de Cent Ans, que de nouvelles enceintes ont été construites pour renforcer certains points faibles des défenses de la ville – cathédrale, évêché et château – et protéger certains faubourgs, comme Saint-Benoît et les Tanneries.

Au fil du temps, certains pans de la muraille se sont dégradés tandis que d’autres ont été préservés grâce à l’enchevêtrement de masures qui lui étaient accolées. Au cours des années 1970, des travaux de protection et de restauration de l’enceinte sont lancés. Depuis, celle-ci a retrouvé son éclat et se dresse fièrement, tout autour de la Cité Plantagenêt.

Aujourd’hui, la muraille romaine, le long de la rivière et entre le tunnel et le jet d’eau, et l’enceinte du château, sous la rosace de la cathédrale, sont à nouveau dégagées et bordées par des jardins contemporains d’inspiration médiévale.

En 2016, l'Inrap a mené des fouilles lors du déblaiement du talus entre l’enceinte médiévale et le pied du chevet afin d’assainir la chapelle basse de la cathédrale.

Ces fouilles ont permis de dégager des vestiges intéressants, dont une tour romaine à pans coupés, pendant de la tour des Pans-de-Gorron, côté Sarthe, avec un décor en bon état de conservation ainsi qu’une tour médiévale.