城址
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石峁遗址包含内城和外城。内城中心为“皇城台”，为垂直高差70米的高台，周边筑有护坡石墙，上有宫殿建筑基址和池苑遗址。台体东北部为门道，20世纪70年代尚可见石阶踏步。与中原和山东龙山文化的夯土城墙不同，石峁遗址的内外城城墙为石砌而成，残存城墙约3米高。内城面积210万平方米，依山势呈东北—西南分布，现存城墙残长2千米。外城为将内城东南城墙向东南方向扩筑而成，残长2.84千米，面积425万平方米。这一面积超过了良渚遗址（300多万平方米）和陶寺遗址（270万平方米）等城址，位列同时期已发现城址面积之最[11]。
外城东门址已经过考古发掘。东门城址附近包含内外瓮城以及夯土墩台、门塾、马面等城防设施[11]，马面、瓮城等均为中国城池中发现的最早实例[12]。在倒塌的墙体中，考古工作者发现了玉铲、玉璜等玉器，证实了民间流传的城墙中藏有玉器的传说，被认为与辟邪有关。墙基处曾发现数个头骨坑，坑中发掘出个数不等的年轻女性头骨，部分有砍斩和灼烧痕迹，因而被认为是人牲。人牲的发现证明，当时的社会已经显著分化[3]。外城东门址内还发现近200块壁画残块，为中国境内出土最多的史前壁画。壁画以几何图形为主，白灰面为底，使用铁红、铁黄、炭黑、绿土四种颜料绘制而成，且在技法上与汉代及以后的壁画相类似[13]。
房屋
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内城韩家圪旦的一处山峁曾进行发掘，并发现房屋和墓葬遗址。其中的墓葬叠压于房屋遗址之上，其历史比房屋晚200年。韩家圪旦发现的房址为窑洞式居室，分为前后两间，除居住作用外可能同时为玉器加工作坊，房址的一个灰坑中曾经出土过十几片灼烧过的卜骨[14]。
而在外城东门附近发掘的一处房址则为韩家圪旦房址面积的3至4倍，据推测应为高等级院落。该房址位于南墩台内侧的高阜台地，包含两座地面房址和两座窑洞，其中有卧室、起居室和礼仪建筑。石砌窑门保存完好[15]。
墓葬
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韩家圪旦的墓葬遗址规模较大，形制相近，有壁龛和殉人，且有较多的随葬品。遗址中殉葬者多为年轻女性，双手反绑，侧卧向墓主人。部分墓葬出土了玉管、玉鸟等装饰品，以及20余片鸵鸟蛋壳，对于研究史前石峁居民对外交往提供了依据[16]。
2022年，考古人員在皇城台的顶部西侧发现一处高等级墓地。[17]