Anticamente a cingere Volterra c'erano le mura etrusche. Su queste sono state edificate in due fasi, dal XIII secolo, le mura medievali. Realizzate in piccoli blocchi di pietra arenaria cementati con malta, dovevano essere completate da camminamenti e da torri di difesa. Nelle mura si aprivano varie porte. Oggi solo alcuni dei camminamenti sono sopravvissuti, mentre nessuna delle torri si è conservata. Le altre porte servivano a collegare Volterra la città con strade principali, come Porta Pisana, che oggi viene comunemente chiamata di San Francesco, decorata da affreschi ancora visibili. Le altre porte sono quella di Docciola e San Felice, dove si trovano importanti fonti idrauliche, Porta a Selci, Porta Marcoli e la scomparsa Porta di San Lino, oggi murata. Le mura sono sostanzialmente integre, ma nel corso degli anni sono state restaurate. Alcuni tratti sono franati (l'ultimo grave caso a maggio) altri tratti sono stati ricostruiti integralmente, altri tratti recentemente ricostruiti. Le mura sono in gran parte percorribili.
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