אחת התגליות המרשימות ביותר בגמלא הייתה הכמות העצומה של תחמושת ופריטים צבאיים שנתגלו בחפירה (ראה להלן). הרוב המכריע של פריטים אלה נמצא לאורך חומת העיר, משני צידיה.
חפירת החומה הייתה מן הקטעים המרתקים והמרגשים ביותר בחשיפת העיר וגוטמן השקיע את רוב מרצו בחקירתה. למרות שנחפרו רק כ-5% משטחה הבנוי של העיר, פרישת כלי הנשק והתחמושת מלמדת כי עיקר הלחימה - כולל טווח ההרעשה הארטילרית - התרחשה לאורך פס צר ברוחב של כ-50 מ' מפנים לחומה ופחות מכך מחוצה לה. החומה נחפרה מן הצד החיצוני לכל ארכה, אך בצדה הפנימי עדיין יש קטעים רבים שלא נחשפו. החומה עצמה היוותה את אחת ההפתעות הגדולות של החפירה.
קביעתו של יוסף בן מתתיהו כי הוא זה שבנה את החומה (חיי יוסף לז; מלח' ד:א:ב) פורש עד כה כביצור וחיזוק חומה קיימת, שכן תיאוריו הם של עיר מבוצרת. הממצא הארכיאולוגי שונה בתכלית. החומה הנראית היום לאורך צידה המזרחי של העיר (משוחזרת בחלקה) היא למעשה עבודת טלאים של בניינים קיימים אשר המרווחים ביניהם נסתמו בבנייה מאולתרת וחפוזה. תוואי החומה, כפי שניתן לעקוב אחריו בתכנית, רחוק מלהיות קו ישר. יש בה בליטות, נסיגות וקטעים אלכסוניים. גם עוביה משתנה. אם כך מסתבר שיוסף בן מתתיהו אכן בנה את החומה ולא חיזק חומה קיימת. למטרה זו הוא נקט במספר שיטות: מלוי מרווחים בין בניינים קיימים (למשל, מס' 4, 6 בתכנית); עיבוי קירות קיימים על ידי תוספת קיר מקביל (למשל בפרצה ובשטחT - מס' 11 בתכנית); מילוי חדרים שעמדו לאורך תוואי החומה בתפזורת באבני בנייה ובאבני גוויל, כמו למשל את חדר הלימוד הצמוד לבית הכנסת (מס' 3 בתכנית) וחדרים בשטחים M, T (מס' 9, 12 בתכנית). בניינים אחרים (שהיו אולי ישנים או רעועים) פורקו לחלוטין, וחומה חדשה נבנתה על שרידיהן (דוגמת מס' 1 בתכנית). יש להניח כי גם הבניינים הקיימים נבנו במחשבה שישמשו כיחידות הגנה בעת הצורך, וחזיתם המזרחית הייתה בנויה היטב. המגדל העגול, הבנוי בנקודה הגבוהה ביותר לאורך תוואי החומה, נבנה עוד לפני המרד (כנראה עוד בתקופה ההלניסטית - ראה לעיל); החומה ניגשת בבירור אל המגדל. לכל אורך התוואי ניכרת החומה באיכות בנייה ירודה. התפרים שבינה לבין הבניינים שהיו קיימים בטרם הוקמה נראים בבירור. עם זאת יש לציין כי בשטח M, במחצית הדרך לאורך החומה, ניצבים שני מגדלים בנויים היטב (8X5 מ') וביניהם מעבר בחומה (4020 בתכנית).
אין בידינו עדות המבהירה אם נבנו המגדלים כחלק מן ההכנות למרד או כחלק ממערך הכניסה הרשמי לעיר, שנעשה עוד לפני המרד. מכל מקום, צמד המגדלים בנוי על גבי שרידי בניין קדום יותר, ככל הנראה מן התקופה החשמונאית. בתחתית החומה ששרדה (שטח T, מס' 13 בתכנית) נחשף צמד נוסף של בניינים, הפעם מרובעים (5X4; 6X5 מ') במרחק 8 מ' זה מזה. ייתכן שגם אלה היו מגדלים, או שמא היו מגדלים מאולתרים שנבנו לקראת המצור על גבי בניינים קיימים. המרווח ביניהם כונה על ידי גוטמן 'שער המים', על סמך מתקן המצוי למרגלות החומה במקום זה. מתקן זה ייתכן והוא מאגר מים שהוצב בקצה אמת המים,שכן במקום מצויות אבני בנייה רבות ובמקום צומחים קנים עד עצם היום הזה.
הגילוי כי גמלא לא הייתה מבוצרת על ידי חומה לפני המרד שופך אור על מקור תלמודי נוסף העוסק בגמלא: הקדשתה כעיר מקלט במקום קדש בגליל בימי החשמונאים (תוספתא מכות פב:ב:2; ירושלמי מכות פב: ו). כמסופר במקרא הוקדשה קדש כעיר מקלט בעת הכיבוש (יהשע כ: ז-ט). לאחר שיבת ציון התעורר הצורך להפריש מחדש ערי מקלט, אך כיוון שחלק מן הערים המקוריות לא היו עוד בידי יהודים, הקדישו ערים חלופיות. כך גם קדש, שלא נכבשה בידי החשמונאים ונשארה מובלעת צורית במדינתם, הצריכה עיר חלופית כעיר מקלט, וזו הייתה גמלא. ממקור אחר (ספרי דברים קפ) עולה כי עיר מקלט חייבת להיות פרוזה. וכך ענתה גמלא הפרוזה היטב על תנאי זה.
כיום משוחזרת החומה בחלקה והמבקר יכול להתרשם מעוצמתה. השחזור לא נעשה עד לראש החומה, מאחר ואין בידינו נתונים מספיקים לדעת כיצד הסתיימה.
מלבד בניית החומה, יוסף בן מתתיהו מציין בין פעולותיו גם חפירת 'מנהרות ושוחות', כנראה לצורך הגנת העיר. שום עדות ארכיאולוגית לאלה לא נמצא עד היום ואיננו יודעים למה בדיוק התכוון.