고성 거류산성은 거류산의 정상부(해발 571m)에 있는 산성이다. 소가야가 신라를 방어하기 위해 삼국시대에 쌓은 산성으로 전해져 왔으나, 발굴 조사에서 신라 말에서 고려 초에 쌓은 것으로 확인되었다. 거류산성은 거류산에 있는 얕은 계곡 2개를 포함하여 쌓은 포곡식(包谷式) 산성이며, 전체 둘레는 약 1,381m이다.

산성을 거류산의 정상부의 남동쪽 비탈면에 쌓아서 고성 읍내에서는 잘 보이나 바다에서는 보이지 않도록 하였다. 북쪽은 성벽이 없는데 이는 험한 지세를 이용하여 의도적으로 성벽축조를 생략한 것으로 추정된다.

산성의 평면 형태는 자연 지세에 맞추어 성이 쌓여 있어 형태가 정해지지 않은 부정형(不定形)이다. 성 안에는 건물터와 우물터 등이 남아 있다. 성벽은 주로 자연암반으로 된 절벽에 쌓았다. 자연석을 35×25㎝와 22×17㎝의 벽돌처럼 가공하여 돌의 면 높이가 일정하도록 돌을 쌓는 방식인 바른층막쌓기로 쌓았다. 수직으로 쌓지 않고 계단식으로 쌓았으며, 현재 잘 남아 있는 곳의 높이는 2m 정도이고 동쪽의 성곽은 대부분 복원되어 있다.