旧桓州城城址位于正蓝旗黑城子示范区宝日浩特镇正北4公里，上都河东岸。旧桓州城平面呈长方形，南城墙开一城门，门宽20米，城内正对门址20米处有一建筑基址。地表采集有钧窑碗底及铁锈花瓷片。金史《志》兵制记载：“凡边境置兵之州三十八”，桓州为其中之一。元代桓州属上都路管辖。

旧桓州城址所在地区历史悠久，最先来到滦河上游地区的游牧民族是东胡。大约在战国早期阶段，东胡就游牧在西拉木伦河、老哈河及以南的滦河上游地区。到公元前三世纪初期，中原的燕、赵两国便与东胡频繁往来，争战不息。据《史记李牧列传》载，燕国在长城以南设置上谷、渔阳、右北平、辽西和辽东五郡。其中的上谷郡（治所在今河北怀来县东南）和渔阳郡（治所在今北京密云县西南）管辖滦河上游地区。燕国在北边修长城，西起造阳（今河北怀来东北），东至襄平（今辽宁辽阳）。西汉时期这里为左贤王驻牧地。东汉时期为乌桓游牧故地（故称桓州）。辽代为上京道管辖。

金世宗大定八年（1168年）五月，以“莲者连也，取其金枝玉叶相连之意”，将曷里浒东川命名为金莲川。金代实行四时捺钵制度，金世宗就经常在夏季时到金莲川避暑游猎，秋季返回中都（今北京）。金世宗大定年间（1161～1189年），大臣移剌子敬请求将西北路招讨司北迁至界壕附近，以保护皇帝的安全。于是，便在金莲川上建起桓州城，并成为西北路招讨司的治所。金朝在边疆三十八州派兵驻守，桓州为其中重要一座边城。1211年，成吉思汗率军进攻金朝，首先占领了滦河上游的桓州及以西的昌州和抚州。在随后与金朝的战争期间，成吉思汗经常到这一地区避暑。

旧桓州城址在内蒙古自治区第二次文物普查中称为“黑城子城址”。1994年8月，正蓝旗文物所对旧桓州城进行过调查；2003年10月，正蓝旗文物局对其进行重点调查。2006年公布为第四批自治区重点文物保护单位。