此次发掘提出了"三星堆文化"的初步概念，但受限于发掘范围，仍将其归入"川西平原龙山文化"范畴。直到1980年，四川省文物考古研究所重启三星堆发掘工作，这一局面才得以改变。此次发掘采用"探方法"，在真武宫、三星村等多个地点布设探方，首次揭示出遗址的分布范围远超此前认知。
1980至1986年间，考古队先后进行了十余次试掘和发掘，累计揭露面积达4000余平方米。1984年，在三星堆Ⅰ区发现的夯土遗迹引起了考古队的高度关注。这段残长20米、宽3米的夯土墙，每层夯土厚度约10厘米，夯窝清晰可辨。经碳十四测年，其年代距今约3600年，与中原夏朝早期相当。
随着发掘范围的扩大，原本分散的遗址名称引发了混乱。1980年，四川省文物考古研究所召开专题会议，根据遗址中心位于三星村一带的特征，正式将整个遗址群统一命名为"三星堆遗址"。这一命名不仅解决了名称混乱的问题，更标志着考古界开始将其视为一个独立的文化体系进行研究。
1986年成为三星堆考古的转折点。当年7月，砖厂工人在三星堆Ⅱ区取土时，意外发现了一件青铜面具的残片。考古队紧急进驻现场，随后的发掘中，两个震惊世界的祭祀坑相继出土。一号祭祀坑长4.5米、宽3.3米、深1.46米，出土青铜、黄金、玉石等文物420余件；二号祭祀坑规模更大，出土文物1300余件。当那尊高达2.62米的青铜立人像被缓缓取出时，所有在场人员都被古蜀先民的创造力所震撼。
第三章 城郭初显：古蜀王国的都城格局
1988年的深秋，鸭子河畔的风带着凉意掠过三星堆遗址。考古队在一号祭祀坑东侧展开勘探，探铲下传来的特殊阻力让队员们精神一振。随着探方的不断扩大，一段残存的夯土墙逐渐显露出来，这便是三星堆东城墙的首次发现。
东城墙的发掘持续了整整一年。考古队员清理出的城墙残长1000余米，宽约20米，残存高度最高处达3米。墙体采用"分段夯筑"工艺，每段长度约10米，夯层中夹杂着陶片和木炭，为断代提供了重要依据。在城墙内侧，发现了大量陶制排水管道，管道呈弧形对接，显然经过精心规划。
1991年，西城墙的发掘工作启动。与东城墙相比，西城墙保存更为完整，残长约600米，墙体宽度达40米，夯筑工艺更为精细。考古队在城墙底部发现了卵石夯基的痕迹，这种做法与中原偃师二里头遗址的城墙建造工艺存在相似性。更令人惊喜的是，在西城墙外侧发现了一条人工开挖的壕沟，与鸭子河自然水系相连，构成了完整的防御体系。
1995年，南城墙的发现让三星堆古城的轮廓逐渐清晰。南城墙残长约400米，与东、西城墙形成闭合状态，北城墙则因鸭子河改道遭到破坏，但通过勘探仍能找到夯土遗迹。经实测，三星堆古城现存面积约3.5平方公里，若加上北城墙外侧的祭祀区，总面积超过4平方公里，远超同时期川西平原的其他城址。
古城的功能分区也在考古发掘中逐渐显现。城址中心的真武村一带发现了大量高等级建筑基址，这些建筑均采用"木骨泥墙"结构，地面经反复夯打，光滑坚硬。在一处大型建筑基址内，出土了数十件玉璋、玉璧，推测此处可能是古蜀国王室的宫殿区。
