天守の構造は不明である。1605年（慶長10年）旧暦11月に描かれた『府内絵図』の天守台部分には、「天守・四重・上重二間・三間。高 水ヨリ上棟瓦マテ・十六間半」また天守台を表す内側の線に沿って、南北面の線に「八間」、東西面の線に「七間」と書き込まれている。『正保城絵図』には「天守ノ廣サ下ノ重七間八間」と書き込みがある。天守南側と西側に多聞櫓形式の取付櫓（付櫓）があり、西側は二重櫓、南側は東大門と連結していた。『正保城絵図』等では層塔型の白い四重天守が描かれ、北野隆は『豊後国府内城焼失付普請之覚』に描かれた天守の姿を参考に城漆喰塗籠の層塔型天守を推定している。一方で、府内城天守が建造された時代は層塔型天守が現れる時代より前の1602年（慶長7年）であるので、望楼型天守の可能性を指摘している地方史家らもいる。層塔型に描かれた絵図があることについては、簡略化されて描かれたもの、望楼型天守を層塔型に改築した、との指摘がある。層塔型を否定する説には、『府内絵図』の上重二間・三間の書き込みについて縦書きの右行は東西であることを指摘して「二間」を東西梁間、「三間」を南北桁行とし、下ノ重南北面（平側）の8間に対して上ノ重の南北面は2間の妻側であるとして層塔型でない可能性を指摘しているものや、1656年（明暦2年）旧暦5月15日に書かれた『御城諸道具改帳』では、「上ノ重・二重目・三重目・下ノ重」とあり、この文書内の記述に注目して「下ノ重」を大入母屋造としてその上部に小規模な3重の楼閣を載せる望楼型天守を推定しているものがある。
櫓は白漆喰を塗籠めたもので、連子格子の窓、袴型の石落としを標準で持っていた。層塔型で地階（地下）を持っており二重櫓は城内から三重に見えた。東丸には、最上階が天守と同形式の高欄と火灯窓を持った三重櫓が建っていた。
北東隅に本丸を配し、東丸、西丸、山里曲輪が配されている。侍町である三の丸が北西から南東に大きく広がり本丸等を囲んでいる。それぞれの曲輪は堀で仕切られ、渡櫓・廊下橋で連結されていた。
古代にはやや上流の上野丘陵に豊後国の国衙が置かれていた。鎌倉時代から戦国時代にかけて豊後国・筑後国の守護職・守護大名であった大友氏は、現在の大分駅東方（府内城から見ると南東方）に、大友氏館と呼ばれる守護館を築いて本拠とし、この館を中心に府内と呼ばれる市街が形成された。また、南方の上野丘陵には上原館と呼ばれる堀や土塁を備えた防衛拠点が置かれていたが、2度ほど府内への侵攻を受けた際には、大友氏方はいずれも府内を捨てて近隣の高崎山城などへ拠点を移している。府内城という名称は、大分市中心部が中世に府内と呼ばれていたことにちなむ。
太郎生地区は北に接する名張市と生活圏を同じくしていたため、美杉村が津市などとの合併を目指して津地区合併協議会に加盟すると、「太郎生の明日を考える会」が名張市との合併を目指して署名運動を開始、2003年（平成15年）5月に当時の太郎生地区の16歳以上の住民の8割程度に相当する896人分の署名を集め、6月9日に村長と村議会議長へ提出した。美杉村議会は6月16日に分村の請願を賛成2、反対9で不採択とした。これに対し考える会のメンバーは分村合併を行うように指導を求めて7月28日に三重県知事宛に要望書を提出、8月12日には津地区合併協議会へ合併対象から太郎生地区を除外することを求める要望書を提出した。村は10月17日に市町村合併に係る太郎生地区懇談会を開催し、約200人が詰めかけ深夜まで議論は続いた。この時村側は「美杉は一つ」を掲げ対話姿勢を示さなかったため、名張市との合併を望む住民は怒りをあらわにした。2004年（平成16年）3月18日に考える会は名張市との合併協議会の設置を求める請求書を村長に提出、同時に考える会を支援する名張市側の「明日の郷土を考える会」も名張市長へ太郎生地区との合併を求める提言書を提出した。4月20日、元三重県議会議員らが発起人となって「太郎生との合併を推める名張市民の会」を設立、4月23日には考える会が太郎生地区と名張市の合併協議会設立を求め、1,722人分の署名を添えて直接請求を行った。一方、太郎生地区には子供を従来通り美杉中学校へ通わせたいと願う保護者らを中心に名張市との合併に反対する住民もおり、5月26日に村長と村議会議長へ名張市と合併をしないよう要望書を提出した。この間、村長の指示で村職員が直接請求の署名に参加した村議会議員宅を訪問し、撤回するよう求めていたことが発覚している。直接請求を受けて名張市長の亀井利克は法定合併協議会設置を市議会に付議することを6月2日に美杉村長の結城敏に回答し、事実上美杉村議会の判断を名張市議会が追認する姿勢を示した。そして6月21日に美杉村議会は名張市との合併を求めた直接請求を賛成5、反対6という僅差で否決し、翌6月22日に名張市議会も合併協議会設置案を賛成8、反対11で否決した。名張市との合併を目指す住民ら（考える会とは別）は、あらかじめ議会で否決された時に備えて合併の可否を問う住民投票条例の制定に向けた直接請求の準備を進めており、8月16日に242人分の署名を添えて直接請求を行った。この請求は9月14日に村議会に付議され、賛成5、反対6で否決された。こうして11月8日に津地区合併協議会で合併協定書の調印式が行われ、2006年（平成18年）1月1日に新しい津市が発足した。