Башня построена на выступе береговой скалы, и представляет собой выложенный из местного серого известняка цилиндр высотой 28 м и диаметром - 16,5 м. Толщина стен у основания 5 м, а вверху 4 м. С восточной стороны к башне примыкает выступ, назначение которого до сих пор не ясно. Внутреннее пространство башни расчленено на 8 ярусов. Каждый из 8-ми ярусов башни ныне перекрыт каменным куполом с круглым отверстием. Свет во внутрь проникал через узенькие оконные проемы типа бойниц, расширяющихся во внутрь. Сообщение между ярусами осуществлялось с помощью винтовой каменной лестницы, проложенной в толще стены. В толще стен башни устроены ниши, внутри которых проложена гончарная труба диаметром 30 см. Внутри башни имеется колодец глубиной 21 м, пробитый в скале к водоносным слоям с третьего яруса.
Дата постройки Девичьей Башни до сих пор не определена. Часто время ее строительства определялось XII веком. Таков возраст плиты с надписью, расположенной с наружной стороны башни. Куфическая надпись, выгравированная на плите, гласит "губбе (купол, свод) Масуда ибн Давуда". Но эта плита явно появилась на башне позднее, так как она случайно и неаккуратно вделана в кладку, не над главным входом, а где-то сбоку, на высоте 14 метров от земли. Скорее всего, это надгробная плита, которой во время ремонта заделали окно в башне, или же имя мастера реставрировавшего сооружение. Чтобы датировать башню можно использовать два обстоятельства. Первый - при строительстве Девичьей башни использовался известковый раствор, а самое древнее здание, построенное на этом растворе, обнаружено в Кабале и датируется I веком нашей эры. Возможно это нижний временной предел возраста башни. Верхний предел можно определить, если сравнить по цвету камни Девичьей башни и мечети Мухаммеда ибн Абу-бекра, расположенной в крепости и построенной в 1078-79 году. Хотя обе постройки выполнены из одной местной породы известняка, камни Девичьей башни намного темнее, то есть на несколько сотен лет древнее мечети Мухаммеда. Таким образом, верхний предел - не позднее IX-X веков. Известный историк С. Б. Ашурбейли выдвинула предположение о строительстве Девичьей башни в первые века нашей эры, М. А. Набиев - в VI веке нашей эры. Существует предположение Д. А. Ахундова о возведении башни в VI веке до нашей эры. Историк азербайджанской архитектуры Л. Бретаницкий считал, что ее возводили в 2 этапа: нижняя часть памятника, до высоты 13,7 м построена в V-VI веках, а верхняя достроена в XII веке.
В XII веке эта величественная башня вошла в оборонительную систему Баку и явилась главной цитаделью Бакинской крепости, одной из самых мощных крепостей Ширваншахов. В XVIII-XIX веках Девичья башня использовалась как маяк. Маяк, находившийся на башне, начал светить 13 июня 1858 года, а до этого на ней поднимался крепостной флаг. Позднее, с ростом города, огни маяка на башне стали сливаться с ночными огнями города. В 1895 году на верхней части Девичьей башни была нанесена широкая белая полоса. Но, как выяснилось вскоре, эта мера проблемы не решила, и уже в 1907 году маяк был перенесен на остров Наргин (Беюк Зиря) .
Наступит вечер у воды.
Года, века молчала ты,
Яви слова из темноты,
Девичья башня!
Пора, пора, шепни, скажи -
Планета слушает в тиши.
Расул Рза, "Девичья башня"
