镇海楼在越秀山的山顶，俗称“五层楼”。建于明朝初年，迄今有600多年历史。当时倭寇不断侵扰我国沿海边陲，地方官员为了加强守备，取“雄镇海疆”之意，在山顶建成镇海楼。
镇海楼高28米，宽约30米，分5层。楼顶及各层挑檐均为琉璃瓦盖，下面两层的围墙用红石砌建。登楼眺望，广州景物历历在目。过去，这里是封建官僚、军阀宴游作乐之处，现已辟为广州博物馆，陈列着从古至今的广东陶瓷器。镇海楼历经多次修葺，1928年重修时，将木结构的楼板、柱、改为钢筋凝土。镇海楼两旁有长约170米的明古城墙。
镇海楼坐落于越秀山小蟠龙岗上。明洪武十三年 （1380年），永嘉侯朱亮祖等合宋代广州的东、西、子三城为一，并开拓北城800余丈，城墙横跨越秀山，又在城墙上建高楼一座，凡五层，俗称 “五层楼”。“楼成，会城之形势益壮”。当时珠江水面宽广，登楼而望，因当时珠海河道甚宽，故将“望江”变为“望海”，故楼曰“望海楼”。后又名“镇海”，镇是为雄镇海疆之意。
600多年来，由于人为和自然的灾唯，镇海楼屡遭损坏，数读重修。其中大的修茸有5次，分别是明嘉靖二十四年（1545年）、清康熙二十六年（1687年）、1928年、1946年和1952年。1928年重修时，把原来楼内的木结构改为钢筋混凝土结构，但砖石砌筑的墙壁基本属明代旧物。现在楼前东西对峙的两只红砂岩石狮子是民国初年拆城筑马路时从双门底 （永清门）移来。楼西侧是明嘉靖年间《镇海楼记》碑及1928年的《重修镇海楼记》碑是记录此楼兴衰史的重要文物。镇海楼自1928年重修后，即成为广州博物院所在，1950年改名广州博物馆。
今日之镇海楼，阔31、深16、高28米，东西两面山墙和后墙的第1、2层用红砂岩条石砌筑，3层以上为青砖墙。底层石墙厚3。86米，以上逐层递减。复檐5层。绿琉璃瓦歇山顶上有 “民国拾柒年”（1928年）“石湾均玉造”的琉璃花脊。朱墙绿瓦，相映生辉，雄伟壮观。镇海楼被誉为“岭南第一胜览”，先后以“镇海层楼”和 “越秀层楼”列为清代和现代的羊城八景之一。数百年来，骚人墨客赞咏抒怀者极多，留下了不少脍炙人口的篇章。清末李棣华所撰楹联“万千劫，危楼尚存，问谁摘斗摩宵，目空今古；五百年，故侯安在，使我倚栏看剑，泪洒英雄 。”今仍悬于顶层，吸引着无数的游客。另外，数百年来，诗人政客每登其上，皆感慨万端，有关镇海楼的名人诗作甚是丰富，教人叹为观止，主要有咏迹怀古、抒怀咏志两个题材。其中以佛山人陈恭尹及廖觅竹的《镇海楼》影响最广。
1963年3月公部为广州市文物保护单位。
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