Tik XVI a. pradžioje suaktyvėjus Krymo totoriams ir jiems pradėjus puldinėti Vilniaus apylinkes, taip pat iškilus sustiprėjusios Maskvos Didžiosios kunigaikštystės pavojui, atsirado neatidėliotinas reikalas apsaugoti išaugusio miesto branduolį mūro sienomis su įtvirtintais penkiais vartais. Pastaruosius iš išorės juosė griovys, vietomis užpildytas vandeniu.
Ketveri vartai žymėjo kelius iš Vilniaus į apylinkes: Vilniaus (Vilijos, Neries) vartai, kuriais per Neries tiltą buvo galima patekti į Šnipiškes ir toliau per Ukmergę į Rygą; Trakų vartai, vedę į Trakus, iš jų į Kauną ir Gardiną ir Krokuvą, Medininkų (Krėvos, Aštrieji, Aušros) vartai, vedę pro Medininkus į rytines ir pietrytines LDK žemes, Atpirkimo arba Spaso, per Užupį vedusio į Šiaurės rytų LDK: Polocką, už jo Pskovą ir Naugardą, taip pat Vitebską ir Pilies vartai, vedę į Žemutinę ir Aukštutinę pilis, ir stovėlę prie dabartinės Pilies gatvės.
Pagrindinė sienos statyba užtruko metus, tačiau vėlesniais metais ji dar buvo tobulinama. 1522 metais statybos baigėsi, visa siena buvo mūrinė su 10 įtvirtintų vartų ir dar 5 bokštais. Be jau minėtų pirmųjų 5 vartų atsirado dar penki: Rūdininkų vartai, vedę link valdovo dvaro ir ilgainiui tapę pagrindiniais Lenkijos ir Lietuvos sostines jungusiu keliu, Totorių vartai, stovintys S. Žuko ir Totorių gatvės sankryžoje, kuriuos pradžioje saugojo totoriai, Marijos Magdalietės (Šlapieji) vartai, gerinę susisiekimą su vakariniais Vilniaus priemiesčiais ties L. Stuokos – Gucevičiaus ir Tallat-Kelpšos gatvių sankryža, užmūryti 1677 m.
Bernardinų vartai, vedę į Užupį ties įtvirtinta Bernardinų bažnyčia ir labiausiai įtvirtinti Subačiaus vartai, pro kuriuos vedė trumpesnis kelias į Medininkus, Krėvą ir LDK rytus, o per anksčiau pastatytus Medininkų (Aušros) vartus buvo galima patekti į Lydą, Naugarduką ir toliau į LDK pietus ir pietryčius. Naujieji vartai pagerino susisiekimą su priemiesčiais ir apylinkėmis, tačiau susilpnino miesto gynybinės sistemos efektyvumą, nes kai kur net nebuvo padoresnių gynybinių vartų pastato, vadinamoji furta, arba varteliai. Vėliau dalis šių silpnai ginamų įrengimų būdavo ažmūrijama ar užbarikaduojama.
Sienos statybas inicijavo Vilniaus miestiečiai, susirūpine savo turtu ir gyvybėmis, o pradėjo Lietuvos valdovo, didžiojo kunigaikščio Aleksandro 1503 m. rugsėjo 6 d. privelegija, išleista Gardine.
Tiesioginis pavojus Vilniui iškilo tik kazokų sukilimo (maišto) metu 1648 metais. Buvo nuspręsta pastatyti naujųjų laikų fortifikacijos elmentą – bastėją prie Subačiaus vartų, nes Vilniaus miesto išsidėstyme būtent ši kryptis buvo labiausiai tikėtina. 1655 metais Maskvos kariuomenei priartėjus prie Vilniaus, buvo ginamasi miesto prieigose, tuo tarpu pats miestas kariuomenės organizuotai gintas nebuvo, kariuomenei pasitraukus į Užnerį link Ukmergės ir Kėdainių, o atskiras miestiečių priešinimasis didesnės reikšmės neturėjo. Lietuvos sostinė buvo išplėšta ir nuniokota.
Rusai stengėsi sustiprinti Vilniaus gynybą, statydami papildomus žemių pylimus, buvo gintasi prie miesto sienų, tačiau realiai buvo ginamasi Vilniaus pilyse, iš kur juos su dedeliais vargais pavyko išstumti tik po metus trukusios apgulties. Šio karo metu miesto siena buvo stipriai apgriauta. Nuketėjo siena ir Didžiojo Šiaurės karo metu, kai Vilnius kelis kartus buvo užimtas švedų, rusų ir tarpusavyje kovojančių lietuvių dalinių.
Siena jau nebetenkino karybos reikalavimų ir buvo palaikoma kaip miestiečių turto apsaugos priemonė plėšikų ar vietinių konfederacinių kovų metu, miestiečių savavališkai daromi praėjimai buvo mūrijami, prie vartų stovėjo sargyba, nakčiai vartai būdavo uždaromi. Miesto įtvirtinimus reikėjo modernizuoti, keisti visą gynybinę koncepciją, tačiau tam nebuvo nei pinigų, nei noro.
Vilniaus gynybinė siena buvo netikėtai sėkmingai panaudota XVIII amžiaus pabaigoje vykusio Tado Kosciuškos ir Jokūbo Jasinskio sukilimo metu: 1794 m. balandžio 16 įvykusio slapto puolimo metu pavyko užimti miesto vartus ir tokiu būdu priversti rusus pasitraukti iš miesto, o birželio mėnesį vykusį rusų pirmą puolimą pavykos sustabdyti ties Aušros ir Spaso vartais. Antro puolimo metu vėl pavyko reikšmingai pasipriešinti, nors šį kartą apsiginti nepavyko.
Pasirodė, kad nors miesto sienos buvo seniai statytos, miesto mūšio sąlygomis, neturinti sunkiosios artilerijos ir didvyriškai ginantis gynėjams ir šie iš esmės viduramžiški karo architektūros paminklai gali turėti didesnės reikšmės, todėl užgrobus Lietuvą Rusijai, sienos 1799–1802 buvo sąmoningai griautos, kartu su valdovų rūmais. Išliko tik šių sienų fragmentai, dalis buvusių bokštų pamatų ir vieneri Aušros vartai.
Simbolinę Lietuvai dieną – liepos 6-ąją, kai buvo karūnuotas karalius Mindaugas, entuziastai kviečia prisijungti prie bėgimo Vilniaus gynybinės sienos maršrutu. Įdomu tai, kad tai – ne paprastas bėgimas. Tokią šventinę dieną visi norintys kviečiami bėgti su Vyčio vėliavomis rankose. Pastarąsias gaus visi užsiregistravę į bėgimą. Nebūk abejingas – švęsk ir susipažink su šalies istorija! Kiekvienas registracijos mokestį sumokėjęs bėgikas neštąją vėliavą gaus dovanų ir ją galės išsikelti prie savo namų.
