Theo như ghi chép, ở thế kỷ XVII, dưới thời Trịnh - Nguyễn phân tranh, lũy đá này nằm ở vị trí đồi núi cao, dốc đèo hiểm trở nên được lựa chọn là nơi phòng thủ lý tưởng để đề phòng quân đội của nhà Nguyễn từ Đàng Trong đánh ra. Vì vậy nên Chúa Trịnh Toàn đã củng cố, xây dựng thêm thành một phòng tuyến quân sự vững chắc. Lũy đá nằm chắn ngang qua con đường thượng đạo đã có từ xa xưa, sau này trở thành QL22, trục giao thông huyết mạch chạy từ vùng núi phía tây của huyện Kỳ Anh sang vùng núi phía tây của huyện Tuyên Hóa (Quảng Bình).
Từ năm 1993, các chuyên gia khảo cổ đã tiến hành nhiều cuộc khảo sát, nghiên cứu về lũy đá cổ này, đặc biệt vào tháng 4/2012, Viện Khảo cổ học Việt Nam và Viện Viễn Đông bác cổ Pháp (EFEO) phối hợp với Bảo tàng Hà Tĩnh mở cuộc điều tra, thám sát quy mô lớn về công trình. Kết quả cho thấy lũy đá dài khoảng 30km, được ghép đều đặn, vuông vức theo phương thẳng đứng bằng những phiến đá son (loại đá tự nhiên khi mài ra có màu đỏ như son) mà không sử dụng đến chất kết dính. Lũy cao hơn 3m, phía trên lũy khá bằng phẳng, nơi rộng nhất khoảng 2m và hẹp nhất là 1,2m. Dọc theo chiều dài của lũy, cứ cách khoảng 3-4 m lại được trổ một lỗ hỏa hiệu kiểu dạng hình phễu, mặt trước to, mặt sau nhỏ, có thể vừa để thoát nước, vừa quan sát đánh trả kẻ địch công phá thành.
Thành lũy cổ bằng đá rất độc đáo, được xây dựng với kỹ thuật kiến trúc bậc cao, có giá trị văn hóa, lịch sử và có ý nghĩa rất quan trọng. Thậm chí, một số chuyên gia khảo cổ đến từ các nước Ý và Anh còn đánh giá, lũy đá này bề thế hơn cả thành lũy cổ bằng đá tại tỉnh Quảng Ngãi. Vào năm 2014, lũy đá cổ Kỳ Anh đã được Bộ VH-TT&DL công nhận là di tích kiến trúc nghệ thuật cấp quốc gia, là công trình có ý nghĩa rất quan trọng trong việc bảo tồn, phát huy giá trị văn hóa, phục vụ tham quan du lịch cũng như các chương trình nghiên cứu về thành lũy cổ ở Việt Nam. Tuy nhiên, hiện lũy đá cổ Kỳ Anh đã xuống cấp nghiêm trọng, có nhiều đoạn bị đổ vỡ, rạn nứt, thoạt nhìn trông nhếch nhác, đìu hiu và khả năng chống chọi lâu dài với thời tiết nắng mưa khắc nghiệt dường như không có.
Nhận thấy, đã đến lúc các cơ quan chức năng cần phải “lên tiếng” và chùng tay để bảo vệ, bảo tồn và trùng tu di tích lịch sử cấp quốc gia nhằm giữ gìn những giá trị văn hóa sâu sắc của lịch sử để lại.
