자강도와 경계에 있는 피난덕산맥의 한 갈래가 평안북도 태천군의 산성산(392m)에서도 가장 높고 험한 곳에 위치한 산성으로 고구려 때의 유적이다. 북한에서는 국가지정문화재 국보급 제56호로 지정해 놓고 있다.
이 산성이 자리 잡은 지형은 압록강 중류의 자강도와 경계에 있는 피난덕산맥이 뻗어 남쪽에 태천벌이 펼쳐지고 그 벌 가운데로 대령강이 흐르며 동, 서, 북쪽으로 봉우리와 능선들이 돌려 막혀 마치 광주리를 기울여놓은 듯한 전형적인 고로봉형 지형이다. 성벽은 둘레 2,020m로 오목한 분지를 안에 넣고 삼면을 병풍처럼 돌려 막은 봉우리와 능선들을 따라가면서 외면 축조 방법으로 쌓았다. 하나같이 4각추 형태로 일정하게 다듬은 성돌로 서로 어긋물려 정연하게 쌓았으며 남아 있는 성벽의 높이는 46m 정도이다. 성벽의 경사도는 7879°로서 완만한 편이다. 이런 성벽축조방법은 고구려성들인 평양성, 용강의 황룡산성, 평산의 태백산성, 봉산의 후류산성 등 많은 성들에서도 볼 수 있다. 또한 성벽이 안쪽으로 휘어들면서 밖으로 돌출부가 생긴 부분과 주요 지점들에는 치를 설치하였다. 그 중 큰 것은 성벽에서 밖으로 내민 부분의 길이가 8m, 너비가 14m나 된다.
성문은 교통 조건을 고려하면서 방어하기 좋은 위치를 선택하여 동, 서, 남, 북 4면에 배치하였다. 성의 동, 서, 북쪽에는 성 안팎을 한눈에 살펴볼 수 있는 전망이 좋은 장소에 장대를 설치하였다. 그 중 서장대는 약 100m 가량 내쌓은 철성 끝에 배치하여 전망이 더욱 좋다. 남문 안 동쪽에는 용오리산성의 축조와 관련한 글이 새겨져있는 큰 바윗돌이 있다. 바위는 정면을 높이 70㎝, 너비 50㎝로 평평하게 다듬고 그 위에 22자의 글을 세 줄로 내려 새겼다. ‘을해년 8월 전부에 속한 소대사자 어구루가 성을 684칸 쌓았다’는 내용이다. 용오리산성이 고구려 시기의 성이라는 것을 보여주는 자료임과 동시에, 함께 성을 쌓은 사람의 소속, 관직, 이름까지 알려주고 있다.