성산 산성은 요령성 장하시 성산진 사하촌 만덕둔 서북쪽의 성아산(城兒山)에 있다. 황해(黃海)로 흘러들어가는 벽류하(碧流河)의 동쪽 연안에 입지하고 있으며, 연안로를 따라가면 고려 성산성이 위치한 개주(蓋州)로 연결된다. 벽류하 건너편 서쪽으로 하화산진(荷花山鎭)에는 또 하나의 성산 산성[후성산 산성]이 있다. 이 두 산성은 위치상 요동의 방어선이 차단하지 못한 적군의 동남진이나 혹은 요동 반도 남단에 상륙한 적의 진출을 차단하는 것이 주목적이었을 가능성이 있다.

성산 산성은 기본적으로 해발 200m 이상의 산 능선에 성벽을 축조하였는데, 가장 높은 지점은 해발 311m이다. 서, 북, 남부의 산세는 비교적 가파르며 동부는 약간 완만하다. 산성은 북고 남저, 서고 동저로 북부는 협장하다. 산성의 전체 둘레는 3.11㎞이며, 모두 6개의 성문이 있다. 북부의 고지대에 점장대와 내성을, 서단에 2개의 망대를, 동단에 1개의 치를 설치하였다. 지형에 따라 성벽을 쌓았기 때문에, 산의 서북쪽을 따라 성벽이 길게 튀어나와 있다.

성산 산성의 전체 둘레는 3.11㎞에 달한다. 2000년도 이후 관광지 개발로 인해 성벽 전체가 복원되면서 모습이 많이 바뀌었다. 성은 내성과 외성으로 이루어져 있다. 석축 성벽은 쐐기꼴 돌과 북꼴 돌을 맞물려 쌓았는데, 사면은 내탁식으로, 평지나 성문 주변에는 협축식을 채택하였다. 가장 양호한 동벽의 잔고는 9.5m이다. 내성은 동북쪽의 봉우리에 축조되었는데, 둘레가 약 120m이다. 서북쪽 성벽은 내성과 외성을 겸하고 있다. 산성에 설치된 성문은 모두 6개로, 남문이 정문인데, 실제로는 동남쪽 방향에 있다. 차량 통행을 위해 새롭게 이전 복원되면서 길이 4.4m, 너비 6~7m인 원래의 문 터는 훼손되었다. 성 내부에는 점장대 1개, 망대 2개, 대형 석축 저수시설 1기 및 건물터 다수와 치(雉), 여장 등 다양한 시설이 확인된다. 치는 동문 근처에서 1개만 확인되었다. 치의 평면 형태는 방형이며, 기단부는 길이 9m, 너비 8m, 잔고는 3.4m이다. 들여쌓기 방식으로 축조하였다. 이 밖에도 성에는 연개소문의 동생과 관련한 전설이 있는 '소장대(梳妝臺)'라는 망대가 있다. 망대의 평면 형태는 정방형이며, 기저부는 한 변의 길이가 8m, 상단부는 5.5m 이다. 석축부의 높이는 2m로, 잘 다듬어진 돌로 8~9단을 들여쌓기 하였다. 이와 유사한 구조물은 서풍(西豊)성자산 산성(城子山山城)과 집안(集安)환도 산성(丸都山城)에서도 확인된다. 고구려 시기의 유물로는 내성과 성문 주변, 망대 인근에서 수습된 적색 승문(繩紋) 기와 조각과 연화문 와당이 있으며, 토기 조각과 철제 낫, 창, 화살촉, 차축두 등의 철기도 확인된다.

성산 산성은 고구려 중기 이후에 축조된 산성으로, 관광지 개발로 성벽이 많이 훼손되었음에도 불구하고 여전히 석축 성벽이 잘 보존되어 있어 고구려의 축성 기법이나 성의 구조를 파악하는데 중요한 자료가 되고 있다. 인근의 후성산 산성과 함께 벽류하 일대를 방어하던 중요 고구려 산성이다.