50年代初湖北省文物部门对遗址进行调查。1965年对城址进行勘探和测绘。1973年发掘南城垣水门。1975年开始对城址进行全面钻探,历时4年。同时,由于农田水利建设,先后于1975、1976和1988年进行了多次较大规模的配合发掘工作。
纪南故城城址平面略呈长方形,南面有一段向外凸出,东西长4450米,南北宽3588米。周长 15506米。四周有夯土城垣,除东垣北半部被襄(阳)沙(市)公路压盖外,大部分高出地面3.9~7.6米,底宽30~40米,顶宽10~14米。经钻探和发掘,已发现城门 7座:东垣1座,其他3垣各2座。西垣北门为3个门道,门内两侧有门房。北垣和南垣古河道入口处均为水门,南垣水门主体建筑系 4排木柱直立而成,每排10根,形成 3道门。
水门缺口东侧城垣上有一夯土台基。城垣四周环绕有护城壕遗址,一般宽 40~50米,*宽处达 100米,*窄处也有 10米。城内已探出东周夯土台基84座,以中部偏东南处*为密集,当为宫殿区。其东侧和北侧还探出墙基遗址。东墙长750米,北墙长690米,宽约10米,相交成曲尺形,东墙外有壕沟。宫城内台基规模较大,分布有序,呈中轴线排列,*长的130米,宽100米,已发掘的宫殿基址有成排的磉墩、柱洞和隔墙,并有散水和下水管道等。
城内有古河道 3条与现在河道走向基本一致。冶炼作坊区在城西南部。宫城以西的陈家台曾发现 2座铸炉,炉底和附近还发现有锡渣、铜渣、鼓风管和残陶范等。宫城北面的龙桥河两侧,曾发现窑址、水井以及墙基、散水、下水管道等遗迹,并有大片瓦砾堆积,应是当时烧制陶瓦陶用品和市民居住生活的地区。全城发现水井 500口以上,以宫城以北的龙桥河两侧*多,有土井、陶圈井、竹圈井和木圈井,多带井圈,井圈一般只在上半部使用,井壁中部用木架承托。有的井底遗留一大陶瓮,当为冷藏窖。
出土遗物以陶瓦的数量*多,有筒瓦和板瓦两类,皆饰绳纹;瓦当有圆瓦当和半瓦当两种,绝大多数为素面,偶饰云纹。陶器多为灰陶,主要有鬲、釜、盆、盂、豆、瓮、汲水罐、长颈罐等。建筑材料除陶瓦、瓦当外,还有陶质空心砖、下水管道以及木质圆柱、方柱、板础和铜质门环等。其他遗物有镰、凹口锄、斧、凿、削、鱼钩和木身铁口耒耜等铜铁工具和铁釜、铜带钩、铜兵器等。