Las murallas de Mirambel se conservan en gran parte de su perímetro. Tan solo el flanco Oeste no se aprecia, o bien porque fue derribado o bien porque está oculto entre las viviendas. Incluso la esquina Noroeste fue muy transformada por el convento que se alza en este lugar. Se sabe que tuvo cinco torres tan solo, pero solo se han conservado dos. Son numerosas las aspilleras en todo su contorno y, sobre todo, defendiendo las puertas. Cinco son las puertas (Portal de las Monjas, Portal de Valero, Portal de San Roque, Portal de la Fuente y Portal del Estudio, todas en buen estado. Toda la cerca tiene fábrica de mampostería, pero de muy variado tamaño, posición y colorido, debido a las muchas reformas y reconstrucciones que se han llevado a cabo a lo largo de los siglos. Está construida con piedras a dos caras y un relleno de ripio y argamasa.
Portal de las Monjas. El más espectacular de todos. Está adosado al antiguo convento de las Agustinas y posee un torreón de forma cilíndrica en cuya parte inferior está alojada la sacristía de la iglesia del convento. El portal muestra un arco de medio punto hacia el exterior y apuntado en el interior; en su parte superior, e intramuros, posee tres pisos de galería cerrada con celosías de barro y yeso que le dan un aspecto característico. Bajo las celosías y sobre su arco queda cobijada una capilla abierta con balcón dedicada a santo Tomás. Extramuros y encima del arco se advierte un pequeño matacán para defensa del acceso. Es el único acceso apto para vehículos del pueblo.
Portal de las Monjas.
Torre de la esquina Noreste.
Portal de San Valero. Se encuentra situado en la esquina Noreste de la muralla, con arco de sillería de medio punto hacia el exterior y rebajado hacia el interior. En esta parte la muralla está muy bien conservada.
Tramos reparados en 2015 después de su derrumbe.
Portal de San Roque. Cuenta con arco de medio punto al exterior y rebajado al interior. Recibe ese nombre al estar enfrente de la ermita homónima.
Portal de la Fuente o de la Iglesia.
Mirambel presenta dos fases de crecimiento a lo largo de su evolución urbanística. En la primera, Mirambel se componía de un pequeño recinto circular desarrollado alrededor del castillo, antiguo Palacio de la Orden de San Juan. Los límites de este incipiente núcleo eran las calles Remolinos y del Portal de San Roque, mientras que en su borde meridional y delante del templo estaría el espacio público que debía conformar la plaza de la Iglesia. Con motivo de la emisión de la carta puebla otorgada por la Orden del Temple de 1243, para alojar cuarenta familias de pobladores, Mirambel se fue extendiendo al Norte y Oeste principalmente, creando un nuevo caserío a partir de un esquema regular de calles rectas y manzanas rectangulares.
A finales del siglo XIV y principios del siglo XV, se levantó la muralla de Mirambel incorporando casi tres hectáreas al suelo urbano inicial, utilizando este nuevo espacio para huertos y corrales. Esto hizo que la construcción de viviendas se realizara a lo largo de los siglos a intramuros. Solamente en el siglo XIX se creó un pequeño arrabal de 25 casas fuera de las murallas de Mirambel.
Portal del Estudio. El arco de la muralla es apuntado hacia el exterior y rebajado hacia el interior. Intramuros hay un voladizo cerrado con gran ventana con celosía de madera que alberga la capilla de la Natividad de la Virgen.
La primera noticia que se tiene de Mirambel es el documento por el cual Jaime I de Aragón otorgó el señorío de Mirambel al caballero francés Raimundo Beneyto. En 1157 Alfonso II de Aragón le concedió a Mirambel el mismo fuero libre que a Zaragoza. En 1195 el rey Alfonso II de Aragón hizo donación a Gastón de Castellote de Cantavieja y seis lugares más para que formase una bailía independiente del convento de Teruel, lo que promovió la separación de muchas aldeas. Pedro II de Aragón, que sucedió a su padre Alfonso II, confirmó la donación de la bailía a la orden del Temple, que le otorgaron la carta puebla en 1243. A la disolución del Temple, las tres bailías de Cantavieja, Castellote y Aliaga pasaron a la orden de San Juan. Durante gran parte de la Edad Media Mirambel fue puesto fronterizo entre Aragón y el Reino de Valencia.
Durante la Guerra de la Independencia el capitán general Joaquín Blake intentó y consiguió desalojar a los franceses de Alcañiz, pero éstos se llevaron a varios mirambelanos como rehenes, así como una gran partida de trigo, dinero y un buen número de cabezas de ganado. En Mirambel, ya que estaba defendido por sus murallas, se reunió un buen número de fuerzas hasta el 22 de octubre de 1813 en que, con la rendición de Morella, los últimos franceses abandonaron el Bajo Aragón.
A principios de 1835 aparecieron las primeras partidas carlistas en la provincia de Teruel. En octubre de 1836 el general Evaristo San Miguel puso sitio a Cantavieja y, secundado por Nogueras la rindió y pasó a cuchillo a su guarnición. En noviembre de 1836 Ramón Cabrera visitó la zona. El 24 de febrero de 1837 las tropas partidarias de Isabel II que se dirigían a Cantavieja desde Morella atacaron a los carlistas en las cercanías de Todolella. Estos se defendieron en retirada hasta la iglesia de Mirambel, donde se defendieron. Esa misma noche fueron atacados y el templo quedó reducido a escombros. Mirambel fue ganada de nuevo para los carlistas por el cabecilla Cabañero y Aznar el 25 de abril del mismo año, y al poco tiempo Cabrera instaló una fábrica de pólvora y una fundición de fusilería. Debido a los movimientos del ejército constitucional para 1838 no quedaba en Mirambel más que una brigada de la artillería carlista, que se batió con las tropas de Ayerbe en abril de 1839. En mayo Cabrera volvió a visitar Cantavieja y Mirambel, y en esta última reunió a sus generales e imprimió su famosa proclama. Sin embargo, a principios de 1840 el general O’Donnell tomó Cantavieja, Mirambel y La Cuba y el 26 de marzo Espartero tomó Morella, Castellote, Segura y Forcall, expulsando a Cabrera a Cataluña.