옥포성(玉浦城)에 대한 최초의 지표 조사는 1995년에 실시되었다. 옥포성은 평지에 축조되었으며, 평면의 형태는 네모반듯한 모양에 가깝다. 성벽의 몸체 부분은 안과 밖을 모두 돌로 쌓는 협축식으로 지어졌으며, 외벽은 지대석 위에 대규모의 자연석을 세워 겉쌓기를 하고, 내벽은 막돌로 쌓았다. 성의 내부 몸체인 적심부에는 크고 작은 돌을 구분하지 않고 채워 넣었다. 성벽의 둘레는 590m 정도로 추정된다.
2003년 옥포성 북쪽 성벽 인근에 아파트 신축을 위한 시굴 조사를 실시하면서 성벽의 유구(遺構)를 확인하였다. 발굴 조사를 통해 확인된 체성부의 길이는 56m 정도이다. 성벽의 몸체는 표토를 제거하고 풍화암반인 생토면을 계단식으로 반반하게 골랐다. 이후 점토와 작은 자갈로 굴착면을 고르고 깨진 돌을 깔아 기저부를 조성했으며, 70120cm 크기의 지대석을 올려 놓은 후 그것을 안쪽으로 들여 대형의 면석으로 세워쌓기를 하였음이 확인되었다. 내벽부에는 1520cm 크기의 깨진 돌을 쌓고, 적심부는 막돌로 채워 넣은 협축식 성벽임이 확인되었다.
두 번째 발굴 조사는 다가구 주택을 건립하기 위해 남쪽 성벽 구간에서 실시된 시굴 조사이다. 체성벽에서 5~6m 벌어진 지점이기 때문에 체성벽의 유구(遺構)는 확인되지 않았으나, 옥포성의 해자로 추정되는 구상유구(溝狀遺構)가 확인되었다.
옥포성의 평면 형태는 남동~북서향으로 길쭉한 사각형이며, 동 · 서 · 남 · 북 4개의 문지가 있었던 것으로 추정되고 있다. 590m에 달하는 전체 성벽 중 남문지 구간에만 길이 3m, 높이 1.2m 정도의 성벽이 남아 있으며, 남문지 구간 5개 지점과 서문지 구간 1개 지점에서만 성벽의 가느다란 형체가 확인될 정도로 훼손이 심한 상태이다.
거제도 일대는 고려 말에서 조선 초에 이르기까지 왜구의 지속적인 침입으로 폐허에 가까웠기 때문에, 세조 때 옥포와 조라포 등 거제 연안에 7개의 진을 설치하였다. 『증보문헌비고』에는 “옥포성은 동쪽 30리에 있는데 석축이다. 1,074척이며 높이는 13척이다. 성종 19년에 쌓았으며 성 안에는 우물 하나와 연못이 하나 있다.” 라는 문헌기록이 남아있다. 이 기록은 옥포성의 축조 시기를 1488년으로 기록하고 있다. 그러나 『조선왕조실록』 성종 21년 8월 기사에 의하면 “이달에 경상도의 부산포성 둘레 2,026척, 옥포성 둘레 1,074척(이하 생략)을 쌓았다.”라고 적혀 있어, 옥포성의 축성의 시기를 『증보문헌비고』와 다른 1490년(성종 21)으로 기록하고 있다.