1978年至1987年，中国社会科学院考古研究所山西队与临汾行署文化局合作，揭露了居住区和墓葬区，发掘墓葬一千余座。其中大贵族墓葬9座，出土了陶龙盘、陶鼓、鼍鼓、大石磬、玉器、彩绘木器等精美文物，震惊海内外，确定了陶寺文化。
1999-2001年，确定了陶寺文化中期城址，城址呈圆角长方形，东西长1800米，南北宽1500米，中期城址总面积为280万平方米，方向225°。从此陶寺遗址的田野发掘与研究的目的从探索一个龙山文化晚期的超大型聚落，转向探索一个都邑聚落的布局与性质，追寻其社会组织发展水平是否已经进入到国家社会。而从考古的角度探索一个都城遗址，可以通过城墙、宫殿、王陵、宗教礼制建筑等考古遗存在判定。
2002年春季开始，陶寺遗址的聚落考古研究一直被纳入中华文明探源工程之中，中国社会科学院考古研究所山西队与山西省考古研究所和临汾市文物局合作，在陶寺城址共发掘4000平方米，确定了面积为56万平方米的陶寺早期小城、下层贵族居住区、宫殿区、东部大型仓储区、中期小城内王族墓地以及祭祀区内的观天象祭祀台基址。
陶寺北墓地2016年考古发掘取得重大收获，共发掘春秋晚期墓葬5座。其中2座大型墓葬为春秋晚期墓葬，同是大夫一级的贵族夫人墓，出土有鼎、豆、鉴、壶、簠、舟、鬲、盉、盘、甗等青铜容器35件，以及乐器铜镈8件、铜纽钟9件、石磬4套20件和玉饰件等随葬品，为研究煌煌800年的晋国史提供了宝贵材料，发掘中发现了东南门址和东南拐角处的侧门。
2017年春季发掘中，考古工作者对疑似东南门址和东南拐角处的侧门进行了扩大发掘，基本确认陶寺文化早期开始挖基槽夯筑城墙，中期继续使用，至陶寺文化晚期时，在早期墙基之上略微错位挖出较浅的晚期墙基槽夯筑城墙，同时，发掘中还通过解剖确认了东墙的存在，本次发掘基本确认了陶寺遗址宫城的存在。
1984年考古工作者在陶寺遗址中发现一片扁壶残片，残片断茬周围涂有红色，残片上朱书两个文字，其中的一个字为“文”，另外一个字专家们有“尧”“易”“命”等多种解释。文字是人类社会发展到一定阶段的产物。关于中国文字的起源，大家公认甲骨文是初步定型成熟的文字系统，但同时也认为在甲骨文之前还有一段很长的历史。这个残片上的朱书文字表明，早在比殷墟早七八百年的陶寺时期，人们已经开始使用文字，它们的发现对于研究中国文字的起源有着重要的意义。
在陶寺类型居住址中发现很多小型房址，周围有道路、水井、陶窑和较密集的灰坑。房址分地面、半地穴式和窑洞三种，以后两种居多。半地穴式房基平面多作圆角方形，少数呈圆形。长、宽一般在2～3米。室内地面涂草拌泥，经压实或焙烧，多数再涂一层白灰面，并用白灰涂墙裙，可见当时白灰已得到广泛应用。居住面中央有柱洞和灶坑。墙面上往往有或大或小的壁龛。有的还在室内一侧设置灶台，灶台后部有连通室外的烟道。窑洞式房址四壁向上弧形内收形成穹窿顶，高约2米，平面形制、结构等多与半地穴式房址相仿。水井为圆形，深13米以上，近底部有用圆木搭垒起来的护壁木构。陶窑为“横穴式”，窑室直径在0.7-1米，有多股平行火道或叶脉状火道。灰坑有筒形、袋形、锅底形等几种。此外，还发现夯土碎块和刻画几何纹的白灰墙皮。
从2013年3月31日开始，中国社会科学院考古研究所与山西省考古所联合持续对陶寺遗址疑似宫城城墙进行了发掘。到2017年年中，已基本廓清了宫城城墙堆积、结构、年代、发展演变等问题。陶寺宫城位于陶寺遗址东北部，呈长方形，东西长约470米，南北宽约270米，面积近13万平方米。方向大体北偏西45度，即315度，与陶寺大城方向基本一致。由北墙、东墙、南墙、西墙组成。城垣地上部分已不存在，仅剩余地下基础部分。南墙西段及西南拐角被大南沟破坏掉。
发掘发现宫城城墙东墙与南墙之间存在缺口，缺口宽10余米位于宫城东南角，应该是出入宫城的侧门，更为重要的是，缺口处靠东墙内侧接出一夯土基址，长约10米、宽约11米，很有可能是侧门东墙上“内墩台”基础。而南墙在此拐角处又继续向外（东）延伸出约15米收回，整体形成短“L”形。另外，在南墙基槽外侧发现有一处与基槽同期的磉墩类柱础。经过对南墙和东墙的进一步解剖，确认二者均存在陶寺文化早期与晚期两期墙基槽，而内墩台为陶寺文化晚期。也就是说，陶寺文化早期开始挖基槽夯筑城墙，中期继续使用，至陶寺文化晚期时，在早期墙基之上略微错位挖出较浅的晚期墙基槽夯筑城墙。
考古发掘者推测陶寺文化早期时门址所在只有始建的宫城南墙，中期继续使用，晚期简单改建或重建并向外接出两侧夯土基址，形成类似“阙楼式”的门址。
考古队对宫城东墙也进行了解剖性发掘，通过解剖确认了东墙的存在。东墙整体宽13.6米，实际上包含陶寺文化早期和晚期两个时期的墙基槽，二者略有错位，早期墙基槽偏东，墙基槽残宽约10米，陶寺文化晚期墙基槽偏西并打破了陶寺文化早期墙基，残宽近4米，基础较深，约4米以上。陶寺文化早期东墙墙基夯筑质量较好，平剖面夯筑板块非常明显。
陶寺居民的部落公共墓地，在居住地的东南，面积3万平方米以上。它的使用时间，大致同居住地相始终，发现墓葬1000余座，都是长方形土坑竖穴墓，除很少的二次葬、屈肢葬和个别俯身葬外，一般是成人的仰身直肢单人葬，头向东南，排列整齐。不同的氏族葬区在墓葬规模和坑位密度等方面，存在着差别。这里的墓大致可分为三类：
大型墓：长3米上下、宽2米多。使用木棺。随葬品可达一、二百件，有彩绘陶器、彩绘木器、玉或石制的礼器和装饰品以及整猪骨架等。已发现9座，不及墓葬总数的1%。经鉴定，墓主都是男性。
中型墓：长、宽尺寸略小。使用木棺。一般随葬成组陶器（包括少量彩绘陶器）、木器和玉、石器，几件至一、二十件不等，常见猪下颌骨数个至数十个。这类墓占墓葬总数的近10%。死者多系男性，仅分布在大型墓两侧的为女性。
小型墓：墓坑小而狭长，一般长2米，宽0.5米左右。大多没有木质葬具和随葬品。这类墓约占墓葬总数的90%。
陶寺墓地各类墓“金字塔式”的比例关系，应是当时社会结构的反映。早期大、中、小型墓在规模和随葬品有无、多寡、品类、优劣等方面，差别已经十分显著，显示出氏族成员间的平等关系早已被破坏，贵贱有别高下依序的等级制度已经存在。处在塔尖位置的大型墓随葬品丰富、精致，有鼍鼓、特磬等重要礼器，推测墓主应是掌握祭祀和军事大权的部落首领人物。而占墓葬总数将近90%的小型墓，墓室仅能容身，死者身无长物。
器具
遗址出土的生产工具和武器，有石制的斧、锛、凿、铲、刀、镞，骨质的铲、锥、镞，陶纺轮和制陶用具陶拍、陶垫等。扁平长方形石铲数量多，晚期出现有肩石铲。石铲和木耒是当时两种主要的起土工具，灰坑壁和墓壁上留有它们的痕迹。
随葬的陶器有灶、罐、壶、瓶、盆、盘、豆，个别墓有鼎和觚。凡泥质盆、罐、壶、瓶、盘、豆，均施彩绘，都是烧成后着彩，以黑陶衣为地，上施红、白、黄彩；或以红色为地，上施黄、白彩。纹样有圆点、条带、几何形纹、涡纹、云纹、回纹、龙纹、变体动物纹等。斑斓绚丽的彩绘陶器，构成陶寺类型文化一大特色。彩绘蟠龙图形的陶盘，是其中富特征的器物。这是迄今在中原地区所见蟠龙图像的标本。从出土情况判断，龙盘是一种礼器，龙纹则可能是氏族、部落的标志。一些彩绘纹样与商、周青铜器花纹颇为接近。
大型墓出上的彩绘木器，构成陶寺类型文化的另一特色。这些木器的胎骨都已朽没，依靠残存的彩绘颜料层得以剔剥出原来的形状，已知有案、俎、几、匣、盘、斗（勺）、豆、“仓型器”、鼓等多种器形。木鼓均成对，与一件大型石磬（特磬）同出。鼓腔作直筒形，高1米，直径0.4～0.5米，系树干挖制而成，外着红彩或以红色为地，用黄、白、黑、蓝诸色描绘出繁褥的纹饰。由散落在鼓腔内的鳄鱼骨板得知，当初是以鳄鱼皮蒙鼓，即古文献中所称的“鼍鼓”。
陶寺遗址出土的玉、石礼器和装饰品有磬、钺、瑗、环、梳以及用绿松石、蚌片镶嵌的头饰、项饰、臂饰等。石磐通常用石灰岩打制而成，作倨句型，长80～90厘米。它和鼍鼓都是已发现的古代同类乐器中早的珍品。墓中还有一种大型厨刀，通常大小3件成组出现，类似的器物在古代黄河流域是十分罕见的。
有不少从陶寺遗址出土的乐器，包括鼍鼓、土鼓、特磬、陶铃、铜铃、陶埙等。据考古专家介绍，整个陶寺遗址中共计发现类似乐器26件。其中，鼍鼓和特磬都是迄今所知同类乐器中早的，这也使鼍鼓与特磬配组的历史从殷商上溯一千多年；陶寺出土的铜铃，是中国已发现早的金属乐器，该铜铃红色，长6.3厘米，高2.7厘米，壁厚0.3厘米，含铜量为97.8%，遗址早期文化层中，曾发现过同样形制度陶器。这些乐器的出土，对于揭示四千多年前的音乐发展水平，认识音乐与祭祀、埋葬习俗的关系，探索礼乐制度的起源与发展，都有着极其重要的意义。
龙山文化时代陶寺先民过着长期定居的农业生活，掌握了较高的建筑和凿井技术，有发达的农业和畜牧业。饲养的家畜有猪、狗、牛、羊等，以猪为多，盛行用整猪或猪下颌骨随葬便是例证。制陶、制石、制骨等传统手工业已从农业中分离出来，还产生了木工，彩绘髹饰，玉、石器镶嵌和冶金等新的手工门类。生产的多样化和专业化，使社会产品空前丰富。
陶寺遗址早期文化遗存的主要特点是：陶器主要为手制，陶胎一般比较粗厚，器壁厚薄不均匀，器形也不如何规整；陶器颜色较杂，纹饰主要采用绳纹；炊具釜灶较多，其次为扁矮足鼎，侈口深腹罐、陶缸等；器具以平底器为主，圈足器很少，袋状三足器仅有一种；盆、罐、瓮的扣多平折；扁壶的对称钮多在颈部。从已发现的陶器群来看，除折腹盆的形制和庙底沟仰韶文化的浅腹盆有着某些相似之处，陶缸、矮足陶鼎等可以在山西、河南等地的其他龙山文化遗址中找到对比材料外，其他大部分的器形大多是初次看到，据此基本可以说明这一期文化遗址的特点。
陶寺遗址晚期文化遗存的主要特点是：陶器的制作方法除手制外还出现了轮制、模制等其他制作方法，陶胎较薄，器壁厚薄较为均匀，器形也较为规整，咋的陶相对于前期已经很少，绝大部分为火候较高的灰陶和磨光黑陶；纹饰除早期的绳纹以外，篮纹也成为了主要的纹饰，方格纹则已成为居绳纹、篮纹之后的纹饰；炊具主要是陶鬲，其次是部分三足器，没有发现釜灶、鼎、缸；泥制容器中，形制大小不同的圈足罐、折肩罐十分普遍，圈足豆、敞口盆、单耳杯比较多见；扁壶一侧壶腹中部明显外鼓，口部下收有短颈，凸状钮施在户口盐商；罐、盆、豆等器口内沿多见双折细棱等。从整个器群来看，这期遗存有一些接近河南龙山文化的因素以及较多与河南龙山文化三里桥类型相近的因素。
陶寺遗址的早晚两期文化遗存，就文化面貌来看，两者之间的关系十分密切并且已有迹象表明，陶寺文化早晚两期遗存之间有承袭关系，从总的方面来看，仍属龙山文化范畴，但同时又具有自身的特点。因此，考古学界将陶寺遗址视为黄河中游龙山文化的另一种新的类型。
中国古代文明的起源不是一蹴而就的，他的起源和形成经历了一个漫长的过程，只有文明因素不断发展积累和汇集，到一定程度才能形成成熟的文明。而一般认为国家的形成作为文明阶段的标志。对于国家的形成标志，一些学者提出其标志应当包括文字、城市、大型礼仪性建筑以及青铜器等。而在分析陶寺已发现的遗存之后，可以发现这些文明因素在陶寺遗址中都可可以找到原型。而且中国古代的巫文化崇拜、祖先崇拜以及礼乐典章制度的发达也应当肇始于陶寺文化。
2015年6月18日，中国社会科学院考古研究所所长王巍在国新办举行的“山西·陶寺遗址发掘成果新闻发布会”上，介绍了对陶寺遗址考古的重大成果，认为：山西省临汾市襄汾县陶寺遗址，就是尧的都城，是早的“中国”；没有哪一个遗址能够像陶寺遗址这样拥有文明起源形成的要素和标志，陶寺遗址已经进入文明阶段。
历经长时段考古挖掘，经过几代考古工作者的整理、编纂与修改，集结而成的《襄汾陶寺——1978—1985年发掘报告》于2015年12月12日正式出版。
