Bir ortaçağ savunma yapısıdır. Tepenin yukarısında daha dar bir alanı çeviren alçak surları vardır. Mengücekoğullarına geçişinden Ahmed Şah zamanına kadar eski Paulikian-Bizans kalesi korunmuştur. Cengiz Han'ın Asya'da kurduğu eski Moğol Devleti'nin Anadolu'yu tehdit etmesi üzerine Selçuklu Sultanı Alaeddin Keykubad (1220-1237), yöneticileri kent surlarını ve içkaleleri yenilemeye teşvik etmiş. Ahmed Şah da bu yenilemeye katılır. O sırada Ulu Camii ve Darüşşifası inşaatı devam etmektedir. İnşaatın Tiflisli ve Ahlatlı mimarlar tarafından yapıldığı ve kale inşaatında da aynı mimar ve mühendislerin çalıştığı varsayılır. Dış ve iç surlar simgesel hayvan figürlerinin işlendiği bir frizle süslenmiştir. (friz: Eski Yunan ve Roma yapılarında taban kirişi ile çatı arasında kalan, üzeri boydan boya kabartmalarla süslü bölüm) Kale kuzey-güney doğrultuda oval dikdörtgen yapıdadır. Dış Kale'nin sur uzunluğu 1000 m, içkale'nin sur uzunluğu güney-kuzey doğrultuda yıkılmış kısmı dahil 400 m'dir. Kalenin kente bakan batı ve güney yamaçları iki sıra surla çevrilmiştir. Kuzey ve doğu cepheler dik uçurumlar halinde Çaltı Vadisi'ne indiğinden kalede barınanların can güvenliği için yer yer basit duvarlar örülmüştür.
Parmaklık [Hisar Peçe]: Kalenin kuzey eteğinde, dik bir burnun üstünde, kale surlarıyla bağlantısız 20 m uzunluğunda, 6 m yüksekliğinde tek duvar halinde bir yapı vardır. Bu tek duvara kaleye geçit veren bir kaya tünelinin giriş kısmında bulunduğu için Parmaklık adı verilmiş olabilir. Parmaklık, "hisar-peçe" (ön kale) anlamında yerel bir isim de olabilir.
Kaya Tüneli, Kırk Ayakçak, Soğuk Mağara: Parmaklık'ın arka tarafında insan eliyle oyulmuş 4 m genişliğinde 6 m yüksekliğinde 20 m uzunluğundaki kaya tünelinden kayanın kuzeydoğu yamacına ulaşılmaktadır. Kaya tünelinin doğu ağzından çıkılınca kayalara oyulmuş Kırk Ayakçak denilen basamaklara ulaşılır. Soğuk Mağara, Kırk Ayakçak basamaklarının devamında, kalenin kuzey yamacında bir kapıdan girilip bir yer altı yolundan Çaltı ırmağına inildiği söylenen, varlığı kanıtlanmamış bir mağaradır. Evliya Çelebi'nin anlattığı gizli su yolu Kırk Ayakçak ile başlayan bu mağara olabilir. En son 2007 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi Mağaracılık Kulübü'nn yaptığı araştırmalarda mağaranın ulaşılabiln kısmının 200 m uzunluğunda olduğu, kayaların düşmesi nedeniyle bu metreden sonra kapandığı anlaşılıyor.
Şah Kapısı [A Kapısı]: Kalenin güneybatısında şehirden giriş kapısıdır. Bugüne ulaşmasa da "Babü'ş-Şah", "Babü'l-Kıble", "Babül-Kebir", Babü'l-Camii" gibi bir adı vardır. Divriği şahlarının kale ile Ulu Camii arasında ve bu kapıyla irtibatlı bir sarayları, kale içinde de yine bu kapıdan geçilerek ulaşılan bir kasırları bulunuyordu. Kapının ölçüleri Ahmed Şah ve Melik Salih'in kapıyı bu amaçla kullandıklarını düşündürür.
Kale Kapısı [B Kapısı]: Kapı sağındaki yarım daire planlı bir kule ile solundaki üçgen planlı bir diğer burçla savunmaya alınmıştır. Umumi giriş için kullanılan bu kapıda giren çıkanların okuması için Memlükler Döneminde yerleştirilmiş, sultanlık buyruğunu içeren bir kitabe vardır.
İçkale: Arslanburç ile Kuş Kayası arasında düz bir doğrultuda alçak bedenler ve burçlardan oluşan içkale suru meyilli kale düzlüğünü ikiye ayırmıştır. Muhtemelen 9. yüzyıl'da Paulikanlarca yapılmış eski kalenin temelleri üzerine yapılmıştır. 1180 tarihli Kale Camii'nin İçkale içerisinde yer alması, içkalenin bu tarihten önce yapıldığını göstermektedir. Surları zamanla yıkılmıştır. Sadece Arslanburç'a bağlı bir bölümü kısmen sağlam kalabilmiştir.
Kurbangah: Kalenin tepesinde, Divriği'nin ilkçağa uzanan tarihini, kale tepesinin ilkçağdan beri hem kutsal hem stratejik bir konumda olduğunu gösteren en önemli iz bir temenos'a ait kurbangahtır. (Temenos: Tapınağın ve sunağın yer aldığı kutsal alan)
Sarnıç: Kurban çukurlarının kuzeybatısında kayaya oyulmuş üstü beşik tonozla örtülü 4x4 m boyutunda ve 7 m derinliğinde, kare planlı bir sarnıç bulunmaktadır.
Havuz: Kale Kapısının yanında üstü açık, yağış sularıyla doldurulduğu düşünülen bir havuzun var olduğu sanılmaktadır.
Kuşun Mağarası: Oval bir ağızla kuzeybatıya bakar.
Yerdamı Mağarası: Arslanburç kayalıklarındaki taşa oyulmuş bir ağızdan girilen mağara, güney suruna kadar 50 m uzunluğundadır. 20 m eni, 3 m yüksekliği olan doğal bir mağaradır. Yerdamı denilmesi eskiden kalede oturanların kışlıklarını küplerle burada saklamalarıyla açıklanabilir.
Mezar Odaları / İnziva Mağaraları: Kalenin kuzeybatı köşesine doğru ve Kuşun Mağarası'ndan daha aşağıda, kayaya oyulmuş, dört köşe ağızlı bir çift hücre mağara vardır. Bunların ne maksatla oyulduğu bilinmemekle beraber Türklerden önceki dönemlerden kalma mezar odaları veya keşişler için hazırlanmış inziva mağaraları oldukları varsayılmaktadır.
Sur Camisi: Kale Kapısı'ndan girince sağda, sura bitişik olduğu söylenen mescidin yeri belirlenememekle birlikte bu mescide ait olabilecek bir açıklıktan söz edilmektedir.
Kale Bedeninde Hayvan Figürü: Arslanburç'un alt tarafında, güneydoğu surlarının sonundaki burcun üstündedir. 50x80 m boyutlarında bir taş üzerine kabartma bir figürdür. Figürün "On İki Hayvanlı Türk Takvimi" ndeki hayvanlardan biri, en yakın olasılıkla da kaplan betimi olduğu ve koruyucu bir öğe olarak surun üst taş sırasına konulduğu, dolayısıyla aynı amaçla, başka figürlerin de beden ve burçlarda sıralanmış olduğu söylenebilir.
Arslanburç / Melik Salih Burcu: 1251 yılında Ahmed Şah'ın oğlu Melik Salih yaptırmıştır. Biçimi ve özellikleriyle Anadolu'da tektir. Aşama aşama tamamlanan surların Ahmet Şah zamanında tamamlanamayan güney cephe dış surlarının kalenin güneybatı köşesine kadar, oğlu Salih Melik tarafından Arslanburç ile aynı zamanda inşa edildiği düşünülebilir. Beş kenarlı ön cephe 10 m eninde ve 8 m yüksekliğindedir. Konsollarından ikisindeki aslan heykellerinden dolayı Arslanburç adıyla ünlenmiştir. Arka ayaklarının üzerinde oturarak ön ayaklarını ileriye doğru uzatmış duruşta ve normal irilikte, kuyrukları bacaklarının arasından sırtlarına dolanmış yontulara "arslan" deniliyor. Bunu baş biçiminden çok kuyruk biçimi doğrular. O dönemlerde içkaleye hükümdar için bir kasır ve bunun payitahta hakim cephesine de üzerinde "şerefe" (balkon) bulunan bir burç inşa ediliyordu. Hükümdar zaman zaman ahmedek denilen bu burç şerefesinde oturup kent yaşamını izler, şikayetleri de burada dinlerdi. Adı bilinmeyen mimar ya da yontucu 13. yüzyıla ait ileri sanat anlayışıyla "heykelli anıt" burç tasarımıyla bulunduğu yere uyumlu, başkule olarak bir savunma yapısı için gerekli, yaptıranın yücelik duygusunu artıran, aşağıdaki kentte yaşayanlar için güven ve cesaret simgesi olan, özgün bir kule inşa edebilmiştir.