正保城絵図によると、曲輪内部の大きさは東西33間・南北75間あり、いびつな亀甲形状をしている。全周に濠と土塁が巡らされ、 北西に御三階櫓、北東に菱櫓、南西に弓櫓、南東に巽櫓（辰巳櫓）があがり、その間を土塀が巡っている。 東側中央付近の塁上に小建物があるが、この直下には将軍の休息の間があり、その警備のための番所である。
　虎口は西の小曲輪（大枡形）を経て二ノ丸へつながる本丸門と、東帯曲輪につながる裏門がある。 本丸門前の木橋は幅2間渡り6間、裏門前の木橋は幅2間渡り13間ではね上げ式である。

　中世において古河公方の御所が置かれ、近世初頭では城主居館が置かれたものと推定されるが、その詳細はわからない。 その後、徳川将軍家の日光社参の際の宿泊城となって本丸御殿が整備されたが、やがて老朽化してくると財政的に維持困難のため取り壊された。

　濠幅は最も広い北東側で24間、最も狭い南西側で6間あり、水深は浅い箇所で3尺、深い箇所で7尺となっている。 本丸門の木橋を落とし、裏門の橋をはね上げれば、いざと云う時に完全に独立して籠城することが出来る。

　本丸は城内最高所にあり、正保城絵図の土塁高は濠水面から4間3尺で、濠水面の標高を仮に12mとすると土塁上面推定標高は約21mとなる。 本丸内部は標高約17mで、城外東側の台地上にある牧野地付近とほぼ同じ高さである。
　近代の河川改修工事で、地盤ごと全て削り取られて堤防敷・高水敷となり、現在の城跡の標高は約13mとなっている。
　明治42年発行5万分の1地形図では、本丸南側土塁上とおぼしき地点（二等三角点）で標高23.9mとあるが、推定土塁標高21mよりかなり高い。 現在の堤防の標高約23mと比べても高すぎると思うが、謎である。

　土塁の外側勾配は観音寺曲輪等の現存土塁と同じとするならば45から50度程度となる。 馬踏（土塁上部の平場）は古河歴博図録「古河城　水底に沈んだ名城」によると2間から2間半位である。

　土塁上には狭間の開いた瓦葺き土塀が巡らされており、図録によると長さ265間4尺、狭間は302ヶ所とある。 正保絵図によると瓦塀は城内で本丸のみに用いられ、それ以外の箇所は板葺き塀であるが、後に瓦葺きに葺き替えたようである。
　写真をみると北側塀に１ヶ所、御三階櫓の北側高塀に１ヶ所張り出し状の箇所があるが、絵図とは異なっている。用途は横矢掛かり又は石落としと思われる。

　本丸と二ノ丸の間にある馬出し状の小曲輪は大枡形、或いは単に枡形と呼ばれていたようである。
　正保城絵図によると、南北39間、東西17間で、内部には番所がある。西側に二ノ丸へつながる枡形門があり、幅2間渡り8間の土橋で二ノ丸とつながっている。
　外側三方の土塁の高さは1間4尺で土塀が巡らされ、濠の幅8～10間、深さ3～5尺でる。 なお、土塁高さは曲輪内部平面からの高さだと思われる。