二分子古城位于武川县二份子乡西约500米。该城西、南、北三面环山，东面略有起伏的山谷地带，扼守着由土默川平原通往阴山以北草原要塞。
古城平面呈方形，只在东北角作内折角，东西宽690米，南北长744米，方向4度。古城四墙大部保存完好，只东南角被河水冲毁。城墙残高1米～2米，宽8米，均为夯土构筑，夯层厚11厘米～15厘米。城墙墙上和四角均有数量不等的马面和角楼，马面、角楼高出墙体约0.5米～1米，形状不清。城门位于古城东墙正中，宽15米。
城内地表暴露遗物较多，主要有建筑材料和陶器两类。建筑材料集中分布在内城西南部，有板瓦、筒瓦两类，板瓦头部用手指压成波浪纹。陶器皆生活用具，陶质均泥质存陶，多素面，有少量印有弦纹、水波纹戳记，器型有瓮、罐、盆等。
从古城的出土遗物来看，其建筑年代当在北魏年间。据《魏书》《水经注》《元和郡县图志》等文献史料的记载，初步推定该古城应该是北魏六镇之一的武川镇所在地。