城址
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石峁遺址包含內城和外城。內城中心為「皇城台」，為垂直高差70公尺的高台，周邊築有護坡石牆，上有宮殿建築基址和池苑遺址。台體東北部為門道，20世紀70年代尚可見石階踏步。與中原和山東龍山文化的夯土城牆不同，石峁遺址的內外城城牆為石砌而成，殘存城牆約3公尺高。內城面積210萬平方公尺，依山勢呈東北—西南分布，現存城牆殘長2公里。外城為將內城東南城牆向東南方向擴築而成，殘長2.84公里，面積425萬平方公尺。這一面積超過了良渚遺址（300多萬平方公尺）和陶寺遺址（270萬平方公尺）等城址，位列同時期已發現城址面積之最[11]。
外城東門址已經過考古發掘。東門城址附近包含內外瓮城以及夯土墩台、門塾、馬面等城防設施[11]，馬面、瓮城等均為中國城池中發現的最早實例[12]。在倒塌的牆體中，考古工作者發現了玉鏟、玉璜等玉器，證實了民間流傳的城牆中藏有玉器的傳說，被認為與辟邪有關。牆基處曾發現數個頭骨坑，坑中發掘出個數不等的年輕女性頭骨，部分有砍斬和灼燒痕跡，因而被認為是人牲。人牲的發現證明，當時的社會已經顯著分化[3]。外城東門址內還發現近200塊壁畫殘塊，為中國境內出土最多的史前壁畫。壁畫以幾何圖形為主，白灰面為底，使用鐵紅、鐵黃、炭黑、綠土四種顏料繪製而成，且在技法上與漢代及以後的壁畫相類似[13]。
房屋
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內城韓家圪旦的一處山峁曾進行發掘，並發現房屋和墓葬遺址。其中的墓葬疊壓於房屋遺址之上，其歷史比房屋晚200年。韓家圪旦發現的房址為窯洞式居室，分為前後兩間，除居住作用外可能同時為玉器加工作坊，房址的一個灰坑中曾經出土過十幾片灼燒過的卜骨[14]。
而在外城東門附近發掘的一處房址則為韓家圪旦房址面積的3至4倍，據推測應為高等級院落。該房址位於南墩台內側的高阜台地，包含兩座地面房址和兩座窯洞，其中有臥室、起居室和禮儀建築。石砌窯門保存完好[15]。
墓葬
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韓家圪旦的墓葬遺址規模較大，形制相近，有壁龕和殉人，且有較多的隨葬品。遺址中殉葬者多為年輕女性，雙手反綁，側臥向墓主人。部分墓葬出土了玉管、玉鳥等裝飾品，以及20餘片鴕鳥蛋殼，對於研究史前石峁居民對外交往提供了依據[16]。
2022年，考古人員在皇城台的頂部西側發現一處高等級墓地。[17]