平方公里，立刻决定对二里头开展正式发掘。发掘工作是在这年11月进行的，由中科院考古所委派考古学家殷玮璋为领队，对二里头遗址进行了大面积的钻探发掘。
惊人的发现很快就来了，12月的一天，考古队在遗址中部发掘出了一座宫殿基址，这座宫殿基址总面积在1万平方米以上。他们在基址西北角沿着台基的边沿开了一条探沟，很快，在耕土层下发现了扰动过的夯土块，再向下挖，他们找到了夯土基址和相关的地层。夯土基址上面圆形的小夯窝清晰可辨，从地层中出土的陶片表明，夯土台基的年代比郑州商代城址的年代还要早。
1960年，正值国家经济形势严峻的时刻，发掘者们只能靠薯叶和青菜来充饥。12月的河南已经十分寒冷，时常会有下雪的天气，考古队员们就在冰天雪地里进行发掘，条件十分艰苦，但是大家心里始终是热乎乎的，因为他们找到了这个年代最早的、规模巨大的宫殿遗址，这一发现，像一支兴奋剂，让大家不知疲惫地埋头苦干着。
二里头遗址就像一个发掘不尽的宝藏，从1960至1964年间，考古队在二里头遗址共进行了8次发掘，仅出土的陶器就包括了早、中、晚三期不同的类型特点。当时，一部分考古学家把二里头文化划分为介于龙山文化和郑州二里冈商文化之间的一种新型文化。
1964年秋至1972年春，因政治运动，二里头发掘工作暂停，直到1972年秋季才得以恢复。
政治运动的几年中，参加发掘的考古学家们无时无刻不在想念着二里头，工作恢复后立刻投入到紧张的发掘中来。1974…1977年，二里头考古队相继发现了两处大型宫殿遗址，为我国古代建筑及绘画史的研究，提供了宝贵的资料。
到了八十年代，二里头遗址的考古工作又有了新的进展。1980年，在二里头发现了大型的铸铜遗址，出土的既有铸铜遗迹，又有铸铜遗物，如陶范、坩锅、炉壁、炉渣及小件铜器等等。这对于研究夏商青铜文明的源流和发展十分有意义。同时发掘出制骨业的遗迹、遗物，清理了大批的墓葬，墓葬的随葬品非常丰富，大量的铜器、玉器、漆器、象牙器等珍贵文物出土。
八十年代以后，考古学家陆续在二里头发现了大型宫殿基址群、宫墙、居住址等遗迹，以及贵族使用的铜器、玉器、漆器、陶瓷器等，这些遗存启示人们，二里头遗址不是一般的村落遗存，而是一处曾经拥有辉煌历史的都邑废墟。
通过对出土文物的年代测定，专家推断，二里头文化的年代应该在公元前1880年…公元前1540年，它在同类的文化遗址中最有代表性，所以这类文化遗址被命名为二里头文化。发掘者和研究者们认为，偃师二里头遗址属于夏代中晚期都城，而二里头文化的末段，则进入商早期范围。
目前对的发掘工作还在进行，由于二里头遗址总面积近400万平方米，所以目前对二里头遗址的发掘还不到整个遗址面积的百分之五，核心区的宫殿群也才刚刚露出“冰山一角”。殷墟的发现曾震惊了世界，有理由相信，二里头将像二十世纪的殷墟一样，引领二十一世纪的中国古代文明研究走向新的辉煌。
二里头文化遗址出土文物
历史发展到二里头时期，无论是农业、手工业、建筑业都已经有了长足的发展，遗址中出土了大量陶器、青铜器以及宫殿基址，但对于二里头文明来说，最璀璨的部分莫过于它发达的青铜冶铸业了。目前在二里头遗址已发现有万余平方米的铸铜遗址，从出土的一些铜渣、坩锅残片、陶范残片等可以看出，二里头的冶铸已分化为专门的手工业部门。冶金专家曾用电子探针检测过一件铜爵，得知含铜92％，锡7％，是地地道道的青铜。
出土的青铜器种类比较丰富，有鼎、铃、牌等，这些青铜器造型简单，质朴无纹，器壁较薄，显示出早期阶段的特点。另外遗址中还出土了空心青铜器物，说明这一时期已经掌握了内外合范技术。
二里头出土的青铜器以爵为代表，虽然二里头出土的爵还不足十件，但在铸造史上却极为重要。爵的特点是流和尾细长，器壁也比较薄，高度都在20厘米以下。爵的体型分长体束腰式，长体分段式和短体束模式等几种，二里头的青铜爵是纯粹的实用器。二里头青铜器一般无纹饰，但有些爵的杯体正面有一排或二排圆钉形状的纹饰，虽然二里头文化青铜礼器上未见动物形纹饰，但二里头出土的青铜戈的内部，已有变形的动物纹饰，因而不能排除青铜礼器上出现动物纹的可能。
青铜不仅用来制作高贵的礼器，还用来制作武器，其杀伤力远远高于以往的石制武器。除铜戈、矛等外，还发现多种铜镞，即铜箭头，这被认为是一种消耗性武器。从铸造简单的兵器、工具到铸造容器，在技术上是一个飞跃。一方面表明人们对战争的高度重视，另一方面也表明青铜铸造业的一定规模。
二里头的玉器制作精美，甚至有琮、圭、璋等玉礼器，出土的玉器上大多带有纹饰，其中以夔龙纹、饕餮兽面纹最为奇特，开启了中国美术史的先河。
2004年，在二里头还出土了一条绿松石龙，这件龙形器放置于墓主人的身上，与骨架相比略有倾斜。这件龙形器是由2000余片各种形状的绿松石片组合而成，每片绿松石的大小仅有0。2…0。9厘米，厚度仅0。1厘米左右。全器整体保存较好，图案清晰可辨，仅局部石片有所松动甚至散乱。
绿松石龙形体长大，巨头蜷尾，龙身曲伏有致，形象生动，色彩绚丽。龙身长64。5厘米，中部最宽处4厘米。龙头置于由绿松石片黏嵌而成的托座上。托座表面由绿松石拼合出有层次的图案，多处有由龙头伸出的弧线，另外还拼嵌出圆孔的弧形纹样。
这一大型绿松石龙形器，其用工之巨、制作之精、体量之大，在中国早期龙形象文物中十分罕见，具有极高的历史、艺术与科学价值，堪称国宝。
二里头出土的陶器以灰色为主，多拍印绳纹装饰，流行鸡冠耳饰和花边口沿，模仿绳索的箍状泥条堆纹比较发达。炊具以底部涂泥的夹砂圜底罐和鼎为主。出土的供贵族使用的白陶和施釉陶器，代表了当时制陶工艺的最高水平。二里头文化艺术品多见陶塑，有蛤蟆、羊、龟、龙、鱼等造型，陶刻有人像、蛇纹、鱼纹等图案，其中有一片陶器残片上刻有两条龙的形象，巨眼、利爪，身上饰有鳞片。在二里头出土的陶器上，偶而遗留有刻划符号，目前发现的刻划符号达几十种，其中有的造型十分接近商代的甲骨文，专家认为此无疑是中国早期的文字。
二里头遗址出土相当数量的海贝、蚌贝、骨贝、石贝、铜贝，除用作装饰外，有的可能充当货币的职能。
在二里头发现的大型宫殿建筑遗址是目前中国最早的宫殿建筑。整体略呈方形，长宽各约一百米，表面有许多排列有序的柱子洞。据专家研究，这些柱子洞是夯土台基、廊庑的建筑群遗迹。从已发掘的部分来看，二里头时期的宫殿建筑已经初具规模。二里头遗址还出现了由大道和小路构成的道路网，辐射面积可达12万平方米。考古工作者在河南洛阳皂角树遗址发掘出土的1块陶盆残片上发现表现车辕、轴和车轮形象的刻划符号，初步释为“车”字。
二里头的建筑
二里头建筑在我国古代的建筑史中占有重要地位，经过几十年的考古发掘，目前二里头遗址的规模与布局已经大体被掌握。
二里头遗址现存面积约3平方公里，沿古伊洛河北岸呈西北…东南向分布，东西最长约2400米，南北最宽约1900米。遗址的中心区位于遗址东南部的高地，这里分布着宫殿基址群、铸铜作坊遗址和中型墓葬等重要遗存。遗址的西部地势略低，为一般性居住活动区。
夏代的宫殿建筑都有大型的夯土台基，整个建筑一般包括殿堂、庭院、围墙与廊庑等几大部分。坐北朝南的殿堂为整个建筑的中心，位置在建筑群的北部，它与南大门之间构成了广阔的庭院，形成了我国古代宫殿建筑的基本式样。这样的建筑格局非常适合集会、祭祀、行礼与发布政令等大规模的集体活动。
二里头文化的宫殿遗址共有二处，从中可以看见夏代宫殿建筑的规模和体系。
一号宫殿遗址是1974年发现的，为一座大型的夯土台基。整体略呈正方形，东西长约108米，南北宽约100米，总面积约1万平方米。这座台基基本上是坐北朝南，高出当时的地面约0。8米，四周边缘为缓坡，夯土台基上建有成体系的建筑群，包括堂、庑、门、庭等建筑单体。
建筑群的主体是一座殿堂，从整体上看，这座殿堂位于台基的中央偏北。殿堂的基座要略高出周围的台基面，并且在底部铺垫有三层鹅卵石，显然是用以加固基址的。根据残留的檐柱洞和柱础石判断，这座殿堂是面阔八间，进深三间双开间的建筑，并且是四坡出檐式的屋顶，当时还没有瓦，因此屋顶应是用茅草加以覆盖。
大门在殿堂的正南，是一座面阔八间的牌坊式建筑。从殿堂到南大门是平整宽阔的空地，应是一片庭院，殿堂与庭院被一组完整的廊庑建筑所包围。其中西面廊庑是外面起墙，里面立柱，为一面坡的形式；南北两面的廊庑是中间起墙，两面立柱，是两面坡的形式。
二号宫殿发现于1977年，主要也是由中心殿堂、庭院、大门以及廊庑组成，在殿堂与北墙之间还建有一座大墓。二号宫殿的基址小于一号宫殿的基址，其东西约为58米，南北约为72米。二号宫殿的建筑格局与样式，根据现存的墙基、檐柱洞和柱础石来看，与一号宫殿基本相同。
两座宫殿并不是孤立存在的，考古发掘证明，一号宫殿东北部的