對三星堆古城址所作的調查和勘測結果表明，這座古城平面為梯形，南寬北窄，東西長1600至2100米，南北寬2000米，現有總面積3.6平方公里。在古城的中軸線上，分佈着三星堆、月亮灣、真武宮、西泉坎等四處重要的文化遺跡。1929年出土的玉石器坑和1986年出土的兩個大型祭祀坑，都位於這一中軸線上。從這條中軸線上，大致可以看到三星堆古城是由作坊區、宮殿區、墓葬區、祭祀區、生活區以及河道供水、運輸區組成。

宮殿、「宗廟」區

宮殿、「宗廟」區位於三星堆古城北面居中的高台地的月亮灣和青關山一帶，居於馬牧河的北岸與鴨子河的南岸之間。根據2000年12月在這裡的重要發現，出土了一批非常重要的器物和建築構件。如大型的「圈足形炊器」、容器等，更為重要的是在這裡發現了有殘長39.2厘米、寬6.8至21.2厘米、高8.8厘米的「瓦形器」，還有長18.4厘米、寬12.5至15.2厘米，長30.2厘米、寬24，4厘米、厚1.8厘米的有「插孔的板形器」。這種器形一端寬，一端較窄，很明顯這是一些建築上的構件，而且上下可套接。以前的歷次發掘中，大多數發現的是建築的一些遺跡，沒有發現建築上的實物，此次發掘是三星堆考古發掘中首次發現了建築構件的實物。

宮殿基址

三星堆遺址北面的青關山的台地上發現的三座大型紅燒土建築遺跡，表明這一區域屬於遺址的核心地帶，極有可能是當時高等級人群活動區域。在月亮灣台地，歷年發現有大型的陶瓦等建築構件。

作坊區、祭祀區、墓葬區

作坊區：主要集中在三星堆城址東北面的西泉坎和城址西南部的三星村附近，初步推斷，西泉坎和三星村兩處為加工作坊集中區，因為在這兩處發現的玉、石壁的半成品最多，同時也在這裡發現大量的房屋居住遺址。

祭祀區：主要分佈在三星堆城址的中南部，在這裡除發現兩個大型祭祀坑之外，還發現過許多小型的祭祀坑，出土的遺物基本上是玉石器。

墓葬區：主要位於三星堆古城西城牆的外面，在這裡發現了二十多座墓葬，根據地形的特點來看，西城牆外到大包包一帶有可能是「王陵區」。當然，這有待於今後的考古勘探和發掘來判定。