这次统计，陕西省考古研究院估计散落在全世界范围内的石峁玉器多达4000多件，在榆林市或神木县本地人手中就有600～700件，而且当地玉器交易市场很成熟，“石峁玉”已成为不言自明的馈赠佳品。
数量如此巨大的遗物，由于条件限制，前人长达四五十年时断时续的调查，未能给这片遗址做出一个准确的定义。2011年，考古人员进行了三个月的区域性摸底调查，他们驻扎在千沟万壑的大山中，在山上来来回回跑，最终发现面积约为400万平方米的范围内，有两道几乎可以闭合的城墙，遗物的分布和石头圈遗迹的分布高度一致。城墙隔开的三个部分密集地分布了一些遗物。“通过这些遗物和遗迹我们判断很可能是龙山时代的，但没正式发掘前我们也不能最终确定。”孙周勇介绍道。
横空出世的史前文化
遗址最终年代的确定，依据的是科学检测。2012年10月召开了一次关于石峁遗址的研讨会，会上专家们列出的几重证据，最终确定了石峁遗址的年代应处在距今4300到3900年之间，属于新石器时代晚期至夏代早期遗存，即公元前2000年左右，处于中华文明起源的前夜。“我们有考古学上的地层证据，与地质学一样，有古生代、新生代等严格的顺序;再一个就是碳14测定，我们在北京大学的实验室和美国的Beta实验室测出来的数据，和我们从考古学上对它判断的年代完全一致。过去测试要给个大概区间，比如给出公元前3000年到1000年之内，然后在这个区间内选时间。这次测都是盲测，测出来和我们预测的数据完全一样。”孙周勇介绍道。
从2012年开始，经国家文物部门批准，陕西省考古研究院和榆林市文物考古勘探工作队、神木县文体局组成联合考古队，一同开始对石峁遗址进行正式科学的发掘。最终确定石峁遗址是由“皇城台”、“内城”和“外城”三个层次组成。其中“皇城台”是四周砌筑层阶状护坡的台城，内城以“皇城台”为中心，沿山势砌筑石墙，形成一个封闭空间，外城则依托内城东南部的墙体修筑一道不规则的弧形石墙，与内城东南墙结合构成相对独立的外城区域。同时在外城的东门还发现了墩台、角台、马面等和城墙附属的建筑。这时才第一次比较准确地勾勒出石峁遗址面貌，是一个总面积达400万平方米的石砌城址，超过了之前发现的浙江良渚遗址和山西襄汾陶寺遗址，是国内最大的史前遗址。专家初步认定石峁城址应当始建于龙山中期，延续至龙山晚期至二里头早期阶段，是黄河中游地区龙山晚期至夏代早期之间的一个超大型中心聚落，是黄河流域除陶寺和二里头之外的又一个重要史前遗址。当年，石峁遗址便被评为“全国十大考古新发现”。2013年，被评为“世界重大田野考古发现”。
目前考古现场能直接进入的是外城的东门遗址，这也是考古队目前重点发掘的区域。沿栈道走上北墩台，便站上了整个石峁遗址的制高点，可以俯瞰至远在另一个山峁上的皇城台，考古队副队长邵晶介绍，这也是考古工作选择从外城东门开始的原因。然而这片城墙的破坏也很严重。在1991年的时候，有老百姓说在这里挖出了20多件玉器。经当地老百姓的叙述以及考古队的实际发掘，推断在4000多年前建城墙时，使用了玉质材料，形制多是玉铲、玉刀等实用性玉器，却不是作为建材使用，而可能是作为礼器的奢侈品。最初村民们拆石墙只是为了就地取材，盖房子、砌猪圈、修围墙，当老百姓偶尔发现石墙中富有规律地埋藏着玉器之后，就开始大量挖城墙，拆石头。考古队进行发掘时，石头墙已被掏得到处都是窟窿。
外城东门结构的复杂令专家们备感意外。东门主要由外瓮城、包石夯土的南北两座墩台，以及曲尺形的内瓮城、门塾等部分组成，这些设施与宽约9米的门道连接，总面积大约2500平方米。发掘过程中的零碎收获，引发考古人员经常对几千年前的场景展开想象。2012年，考古人员曾在这片区域发现100余片壁画残留。“为了营造视觉冲击感，东门城址从门外进入城门时，迎面的墙上，全是彩绘的几何形图案，当时的壮观场面难以置信。”孙周勇介绍。考古人员经过勘查，发现外城东门址的修建年代略有不同，绝大部分修于4300年前，到3900年前的时候，城墙有的地方有一些塌，进行了一些加固。考古人员还在北墩台一角发现有24个少女头骨的头骨坑，说明4300年前建城门之前还进行了一些祭祀仪式。
“石峁就像一个谜一样，到现在已经做了5年的工作，但仍然感觉对它的了解只是一点点。我们稍微清理一下倒塌堆积，就可能超出你原来的认识和想象。”孙周勇介绍道，“今年发掘皇城台的时候也有意外收获。我也没想到皇城台的墙上竟然还有装饰，还发现了应该生长于南方的扬子鳄鳄鱼骨板。过去我简单地形容皇城台是一个‘金字塔’式的东西，现在我们发现其实是九阶石头墙砌上去的。据当地的老先生说，皇城台原来有十多级石头台阶。很难想象4000多年前这么大的一个布达拉宫式的东西，台阶都保存得很好，旁边两个门阙，大墩子，通向城里的大通道，何等人物能住在这么奢侈的一个地方？”