明洪武五年（1372）長沙府衛守御指揮使邱廣用磚石改造土城牆時，九個城門外均未築月城。據清《湖南通志》載：至“崇禎十一年（1638），長沙知府王期昇增建月城”，至嘉慶二十五年（1820），長沙及善化兩縣知縣請款修葺城牆時，同時將天心閣擴建為三層，並將閣下的城牆加石增壘，築成內外兩城，外城又築成南北兩個月城。同治三年（1864），巡撫惲世臨為擴建天心閣的需要，重壘閣下月城與城牆。
關於月城的具體用途，1933年鄒欠白所著《長沙市指南》云：“閣旁垣成二巨窟，左右各一，昔時守城藏兵之處也。”天心閣下月城內有五百平方左右的面積，可以藏兵數百人，它具有多方面的作用：
1、作戰時，士兵可以輪番登上城頭，下陣的士兵可以下到月城內，得到及時休整，且比較安全，保護兵力，同時也便於迅速替補作戰中的陣前減員。
2、月城城牆壁上有八個大炮洞，火炮隱置洞內，可避免敵炮的轟擊，士兵也比較安全。
3、一般情況下，月城築在城門外，用以保護城門，守城方多了一道防禦工事，增加了敵方攻城的困難。而天心閣下沒有城門，不管敵方怎么強攻，當然總是不得而入。這對於不了解天心閣下無城門的敵方來說，如同誤入了一個迷魂陣，始終攻而不克。這樣一來，守城方便可控制敵方兵力，並增加其傷亡。1852年太平軍攻打長沙時，看到長沙城的城樓唯獨天心閣最高大，誤以為下面一定有城門，便將天心閣為主攻目標之一，白白耗費了不少時間與兵力，這也許就是天心閣下的月城產生了迷惑的作用。
