仁宗宣宗时期，明王朝对蒙政策开始进行调整，北方军事防线开始收缩。长城的防卫功能受到明王朝的重视，沿长城修筑了为数众多的城、堡、墩、台，并设立了都司、卫、所等军事建制。石匣地区南有密云，西北有白马关，正北有古北口，东北有曹家路，东南有墙子岭，正西有石塘岭五个边关要塞，成为兵家必争之地。

石匣不守，密云难存

石匣古城的修筑时间，顾炎武《昌平山水记》、嘉庆《大清一统志》等记载为明弘治十七年，由巡抚洪建忠建造。嘉靖年间《石匣营新建石城记》记载，这一区域“地形平衍，土脉隆厚”，由于“此地东、西、北距边不（过）五六十里，去京百八十里，殆烽燧之交，而边邑之藩篱也”。一旦蒙古铁骑侵入，居民无所守御，因此修筑了一座方圆四里左右的土城，并在城内设置了名为“石匣营”的仓场。

明嘉靖二十九年蒙古土默特部首领俺答汗借口“贡市”不遂，率部侵入古北口，杀掠怀柔、顺义吏民无数，明军一触即溃，俺答汗长驱入内地，京师震恐。俺答汗在北京城外自由焚掠八日之后，得到明朝通贡的允诺，仍由古北口，循潮河川退去。“诸州县报所残掠人畜二百万”，史称“庚戌之变”。石匣城正处在俺答汗进出的必经之路上。经此之变，明朝廷认识到石匣土城“累土为之，易于圯啮剥蚀，则非可恃以为固”。

石匣不守，密云难存，京师内地更难以安枕。因此嘉靖四十五年，石匣城进行了一次大规模的增改扩建。其最主要的工程即是将石匣城由土城改建为砖石结构的“石城”。改建后的石匣城垣为方形，“周四里二百六十四步三尺”，每面一里左右（明清每里约合576米），各面正中设一门，东门“来曦”，西门“昭远”，南门“昊瞻”，北门“朔镇”。北门城楼上建有一座真武庙，庙前有钟鼓楼。门洞上方悬石匾一块，上刻“玄天锁钥”四个大字。各门建瓮城。石匣城的东、南、北城门与瓮城的门不直通，只有西瓮城门与城门直通。城的四角各建小瓮城，上建角楼；城门瓮城与角瓮城之间再建八座小瓮城。密密麻麻的瓮城、角楼显示出石匣城鲜明的军事色彩，成为城市形态最显著的标志。