图四 石头城遗址高程图
图五 石头城遗址布方
石头城考古让我们对遗址的历史脉络有了更多认识，使此地人类生活的历史可以推溯到石器时代。这其中比较重要的发现是在2019年在石头城遗址核心区的宫城南部出土了一件打制石核和几件石片。在此之前的2018年，在石头城遗址以南的库孜滚一带发现了面积达到数十平方千米的巨型石器遗址（图六），发掘后测年的结果为距今约8000年，从石器加工特点上看，此次发现的石核年代应该早于库孜滚的石器，为旧石器时代晚期，这件石核的原料明显不同于石头城遗址广泛分布的正长岩（图七），附近也没有这样的石料分布，是特意从他处带到此地用以加工石器，当时这里是古人的一处石器加工和生活地点，结合此地独特的环境位置，可以推断在距今上万年前的旧石器时代就已经有人在石头城遗址居住生活。
图六 库孜滚石器遗址
图七 石头城遗址出土的打制石核
对石头城遗址的空间布局和各部分的功能分区有了突破性认识，而且这些认识经过相关区域的发掘工作得以确认。研究表明，石头城分为外城和内城，外城还可分为北区和南区，内城里面又包含三个呈鼎足之势的子城，即北子城、东子城和西子城，其中的北子城也就是后来清代城所在位置最为重要，应该是当时的宫城。北子城本身具有复杂的高、中、低三层结构，各自有城墙和马面等建筑结构。进一步的考古发掘工作还发现，整个石头城遗址内有相对独立的宫殿区、居住区、寺庙区、羊马城、商业驿站等不同的功能分区。
对不同地点城墙、马面、坡道、城门瓮城和房屋进行清理、解剖，揭示了不同的构筑方式和历史沿革。以外城北区的城墙和马面为例（图八），挖掘出的各部分有清楚的叠压关系，明显经过多次维修加固与改扩建。发掘的东、西城门更是结构复杂，具有少见的内瓮城结构，有利于加强城门防御能力，同样也进行过多次改扩建。比较特殊的是这两处城门后期都进行过封堵，入口变窄或完全封闭，这应该和城市功能的改变有关。唐代经行此地的高僧慧超，在《往五天竺国传》中就有相关记载，当时唐王朝在这里设立有葱岭守捉，由于和吐蕃在这里激烈的争夺，这里已经“今国界无有百姓”，石头城由葱岭地区的政治、经济、交通、宗教的中心，演变成一处单纯的军事堡垒，已经不需要这么多这么大的城门，为加强防御，对一些城门进行封堵也就成为必然。
