城头山古文化遗址位于湖南省澧县车溪乡城头山村，地处澧阳平原西北部，东南距澧州古城（澧县县城）10公里，东经112°，北纬29°附近。总占地面积约15.2万平方米，已发掘面积近9000平方米。
城头山古文化遗址在高出四周平原2—4米的矮岗上，发掘表明，距今7000年前就有人类在这个岗地上居住和从事生产等活动。大约5000年前，人们即筑恒为城，作为防御，现存墙体宽25—37米，城高2—4米。城址保存较好，平面呈圆形，由护城河、夯土城墙和东、西、南、北四门组成，占地76000多平方米（不包括护城河）。
城头山西南城墙，发现有四次大规模筑城的过程，形成相应的四期城墙，从下到上累次加高，每期城墙都有内外坡的堆积层。其中第一期城墙年代久，距今6000年左右，直接筑造在原生土面上，未见明显的夯筑痕迹。
南门为古城早期的陆地通道，发掘有大溪文化早期的壕沟，壕沟外坡发现有用竖立木桩，芦席，横木条和子篾扎紧成篱笆状的相当坚实的护坡设施，保存十分完整。壕沟中还发现了一件制作非常精致且保存完整的木浆、艄及壕沟上架设的木桥（已垮塌）。
保存较好，规格较高，规模较大的有三座屈家岭文化时期的房址，集中分布在城址中心附近。它们均筑有四面坡下的黄土台基，而后再在台基面上挖基槽，修整居住面，然后起建，平面形状为方形或长方形。
一座是小型排房，中间为走廊，两边对称分布小房间，单个居室面积仅3～5平方米，表明已有分室而居的现象；一座是套房，前为餐厅，后为有四个连体灶的厨房；另一座是大型殿堂式建筑，室内面积达到63平方米，专家推定或为祖庙。房屋因使用功能不同而出现结构上的分化，是这一时期房屋建筑的一大特点。
在城南壕沟淤泥中，出土了稻、瓜等170多种人工种植和野生植物籽及猪、羊、狗、鹿等20多种家养和野生动物骨骸，其时间超过了1974年在浙江发现的河姆渡遗址。距离城头山遗址1公里处，还发现距今约8000年的人工栽培稻；距离城头山遗址10多公里处，则发现了距今约8000年的大量稻田实物标本，其中40%有人工栽培痕迹，有水坑和水沟等原始灌溉系统，是现存灌溉设施完备的世界早的水稻田。
在城头山遗址，已发掘10座陶窑, 其中7座位于城址中部，有红烧土块、灰坑和灰沟，专家推测为砖的前身。
另外，邻近还有多座简易工棚一类的建筑，仅见柱洞，不见基槽，它们与邻近陶窑一道构成了一个完整的制陶区，规模宏大，设施齐全，保存完整。这些陶窑、灰坑、灰沟和简易工棚一类的建筑都属于同一时期，即大溪文化第三期。
此外，还发现有斟酒器陶鬶和贮酒器陶瓮，陶鬶、陶觚和陶温锅的发现，说明城头山及周边地区，5000年前饮酒已相当普遍和讲究，酒文化的发展已达到相当水平。陶温锅的发现，证明在城头山已出现了酒肆（酒店或酿酒手工作坊），从而将卖酒行业的出现大大提前。
在城头山遗址东门豁口角城内，现存一个用黄色纯净土筑造的建筑基址，黄土台略呈椭圆形，面积约250平方米，在平地堆筑夯打而成，中间高，向边沿倾斜，在较高部位有五个圆坑，坑中置放大块卵石。在土台至高点有一个径近1米，深0.2米，底部平整、圆边极规则的坑，在坑中，平放着一块椭园形的大卵石。东缘发现数量甚多的大溪文化早期墓葬，墓坑四角之外各有一座没有随葬品的屈肢葬墓。其中一座墓的骨架葬于一大圆坑中，坑内随葬有牛的下颚骨和鹿牙，但没有陶、石器，专家考证所葬为巫师。
城头山发现和揭露的是一座时代早的完整祭坛和众多的祭祀坑，是大溪文化早期从事祭祀和宗教活动的大型祭坛。在同时期的各地发现中，它是大、完整也是揭露得清楚的一处。
1979年7月，在全省文物普查中，发现城头山遗址。
1991年10月，对城址进行第一次实测，解剖了西南城墙，将筑城时间定为屈家岭文化中期。
1992年11月，在东城墙内揭露了从大溪文化至石家河文化的一批房基址，清理了数十座大溪文化的屈肢葬墓和瓮棺葬墓。
1993年11月，发现了压在较晚城墙外坡下的大溪文化时期的环壕。
1994年11月，在城的西北部发现了从大溪文化晚期至屈家岭文化晚期的墓葬区。在城的中心偏西揭露了一处包括多座陶窑、多余取土坑道和众多贮水坑、和泥坑以及工棚的大溪文化制陶作坊区。在南城墙下压的大溪文化环壕开挖段落中，发现了炭化稻谷、数十种植物籽实，竹和芦苇编织物以及木质船浆、船艄等。
1996年，初现了四次筑城的地层关系，并小面积露出了压在早期城墙之下的古稻田。
1997年，大面积揭露古稻田，同时将西南城墙探沟展宽并向东西伸展，取得了四次筑城完整、准确的剖面。
1998年11月，揭露祭坛，在东城门内发现建城之前汤家岗文化时期的聚落遗存。
1999年11月，发现了大溪文化一期早段（建城前）的稻田遗迹。
2000年11月，对城的西北部位发现大溪文化时期所筑一、二期城墙的环壕。
2001年，发现大型厅堂或宗庙式建筑，近百个祭祀坑。
城头山城址的发现，表明长江流域也是中华文明的摇篮，对研究人类文明的起源、早期城池的起源以及阶级、国家的产生具有意义，并改写了中国的史前史。
在城头山古城未确证之前，中国已知早的一座城为仰韶文化晚期筑造的河南郑州西山古城，距今约5300年。而城头山遗址始建于6000年前，从规模、从功能、从工程规划施工来看，已经属于“城”的范畴，曾为统领一方的政治中心，考古学家苏秉琦认定为“古国”。
在城头山遗址发掘出有三丘古稻田，稻田西边的原生土上，有人工开凿的水塘、水沟等初步配套的灌溉设施，距今6000-6600年，这是现存灌溉设施完备的世界早的水稻田。城头山古水稻田的发现，代表了长江流域新石器时代古文明的发展高度，对研究长江流域文明因素的形成、世界稻作农业的兴起和发展等具有重要的学术价值，并驳斥了“中国水稻是由南亚传来的”这一传统观点。
