Για την προστασία από εχθρικές επιδρομές ο Οκταβιανός τείχισε την πόλη με ισχυρό οχυρωματικό περίβολο, ο οποίος κάλυπτε ένα μεγάλο μέρος της πόλης. Εκτός του οχυρωματικού περιβόλου έμεινε το Προάστειο, όπου βρισκόταν το τέμενος του Απόλλωνα, το ιερό άλσος και δημόσια κτίρια (θέατρο, στάδιο, Γυμνάσιο και θέρμες). Πρόκειται για μνημείο με αμυντικό χαρακτήρα. Τα τείχη κατασκευάστηκαν αμέσως μετά την ίδρυση της πόλης, όπως και τα περισσότερα δημόσια κτίρια, την περίοδο μεταξύ 30 και 25 π.Χ. Στην Ύστερη Ρωμαϊκή Εποχή όταν Έρουλοι και Γότθοι εισέβαλλαν στη ρωμαϊκή αυτοκρατορία, επισκευάστηκαν τα τείχη της Νικόπολης και ενισχύθηκαν με σκοπό να αντέξουν βαρβαρικές επιθέσεις. Σ' αυτή την οικοδομική φάση εντάσσεται και η διαμόρφωση του υδραγωγείου σε τείχος, καθώς τα τόξα της πεσσοστοιχίας κλείστηκαν βιαστικά με πρόχειρα υλικά.

Ο οχυρωματικός περίβολος διαθέτει περίμετρο μεγαλύτερη των 5 χλμ. Η δυτική πλευρά της πόλης ορίζεται μόνο από την πεσσοστοιχία του υδραγωγείου. Από τα ρωμαϊκά τείχη έχουν διασωθεί μόνο ορισμένα τμήματά του, καθώς το μεγαλύτερο μέρος τους χρησιμοποιήθηκε ως οικοδομικό υλικό για την κατασκευή του βυζαντινού τείχους. Διατηρούνται τμήματα του ρωμαϊκού τείχους στη βόρεια και νότια πλευρά. Το τείχος ήταν κατασκευασμένο από μεγάλες καλοψημένες πλίνθους και ο πυρήνας του από αργούς λίθους και λατύπη μέσα σε άφθονο κουρασάνι. Η ανασκαφική έρευνα στην πόλη της Νικόπολης έχει αποκαλύψει μέχρι σήμερα πέντε πύλες εισόδου στα τείχη. Πρόκειται για την νοτιοανατολική, τη βορειοανατολική, τη νότια, τη βόρεια και τη δυτική πύλη.

Η κύρια πύλη εισόδου της πόλης ήταν η δυτική. Βρισκόταν στο μέσο της δυτικής πλευράς του τείχους και διέθετε τρία ανοίγματα. Η πύλη πλαισιωνόταν εξωτερικά από ημικυκλικούς πύργους με μεγάλο ύψος. Σ' αυτή την πύλη κατέληγαν δυο σημαντικοί δρόμοι: ο ένας από το δυτικό λιμάνι της πόλης και ο άλλος από τη Θεσπρωτία. Η δυτική και η ανατολική πύλη ήταν οι αποδέκτες της κεντρικής λεωφόρου της πόλης, της decumanus maximus, που είχε προσανατολισμό Α - Δ. Καλά διατηρημένη σώζεται η νοτιοανατολική πύλη. Στα ανατολικά της σώζεται στρογγυλός πύργος που προστατεύει την πύλη αυτή. Από δω περνούσε ο μεγάλος ρωμαϊκός δρόμος που ξεκινούσε από το ανατολικό λιμάνι της πόλης, διερχόταν από το ανατολικό τμήμα της πόλης και έφτανε μέχρι την βορειοανατολική πύλη. Από κει κατευθυνόταν οι κάτοικοι της πόλης και οι επισκέπτες στο Προάστειο και στο τέμενος του Απόλλωνα. Στη νότια και βόρεια πύλη κατέληγε ο κύριος δρόμος της πόλης, ο cardo maximus, με προσανατολισμό Ν - Β. Από τη νότια πύλη ξεκινούσε άλλος οδικός άξονας, πλακόστρωτος με κράσπεδα, που οδηγούσε στο δυτικό λιμάνι της Νικόπολης, στο Κόμαρο.