Địa đạo dài gần 2 km, gồm ba tầng sâu dưới mặt đất. Cuối năm 1965, các chiến sĩ Đồn Công an vũ trang 140 cùng nhân dân Vịnh Mốc và Sơn Hạ, xã Vĩnh Thạch đã chọn quả đồi sát mép biển, nằm ở phía nam làng Vịnh Mốc để đào làm địa đạo. Với 18.000 ngày công gian khổ dưới mưa bom, bão đạn, nhân dân và lực lượng vũ trang đã đào và vận chuyển hơn 6.000 m3 đất đá, tạo nên địa đạo sâu dưới lòng đất.
Năm 1965, Mỹ đã leo thang đánh phá miền bắc; nhiều làng xã bị lực lượng không quân và pháo binh của Mỹ tàn phá nặng nề. Với ý chí "một tấc không đi, một ly không rời", quân và dân Vĩnh Linh đã chuyển cuộc sống từ mặt đất xuống lòng đất, kiến tạo một hệ thống làng hầm đồ sộ và độc đáo. Trong đó, địa đạo Vịnh Mốc nằm ở vị trí đắc địa và có sức chứa lớn nhất.
Nơi đây từng là pháo đài thép của miền bắc XHCN trong suốt bảy năm liền chống chiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ. Vịnh Mốc là nơi đầu tiên bị đế quốc Mỹ ném bom tàn phá trong cuộc chiến tranh bằng không quân đánh phá miền bắc Việt Nam. Ước tính, trong một ngày, một người dân ở đây phải hứng chịu số bom đạn tương đương 500 quả đạn pháo hạng nặng.
Năm 1976, Bộ Văn hoá – Thông tin đã công nhận làng địa đạo Vịnh Mốc là Di tích quốc gia và đưa vào danh mục các di tích đặc biệt quan trọng.
