作为大型聚落，二里头遗址经过精心规划，布局严谨，遗址范围内虽然不见大型城墙，但规划设计有宫殿宗庙区与宫城、居住区、作坊区、墓葬区、祭祀区，设置有道路网。其中遗址中部为宫室区，遗址南部为作坊区，遗址北部为祭祀区。一般居住活动主要位于西部。
二里头遗址宫殿基址群发掘现场宫殿区位于遗址中部偏东，围绕宫殿区筑有宫城墙，已发掘10余处宫殿基址，以一号、二号、三号、五号宫殿基址为代表。这些夯土建筑大都结构复杂、布局规整，且集中分布于宫城内的东西两个区域。
二里头遗址主要遗迹分布图其中一号宫殿基址位于宫城内西南部，由主殿、回廊、南门塾、侧门、庭院构成封闭的四合院式建筑。总面积达平方米，是二里头遗址中规模最大的夯土建筑基址。其余夯土基址中有4座的面积超过平方米，4座在到平方米之间。这些宫殿建筑的性质和功能推测可能与朝堂、宗庙有关。
二里头遗址宫城西南角宫城呈长方形，沿四周大路内侧修筑。东墙米，西墙米，南墙米，北墙米，总面积10.8万平方米。墙宽2米，东墙有门道2个。宫城墙始建于二里头文化二、三期之交，一直延续到四期晚期甚至更晚。
二里头遗址作坊围垣西北角作坊区在一直范围内发现有铸铜、制陶、制骨、制玉、制绿松石饰品的作坊遗存。二里头宫城之南发现有围垣作坊区，设置铸铜作坊、绿松石作坊各1处。
二里头遗址陶范二里头遗址铜矿石铸铜作坊位于遗址南部，距离宫城南垣多米，面积约2万平方米。发现有浇铸工场、陶范烘烤工房和陶窑。出土大量青铜冶铸遗物，如陶范、坩埚、炼渣、熔炉壁残片、铜矿石、木炭等。
二里头遗址绿松石废料绿松石作坊位于宫城东南角外侧，面积不小于平方米，发现有大量的绿松石石料、残品及半成品。
此外，在这两处作坊周围还发现有残破的玉器，推测附近应设置有玉器作坊。遗址北部二里头村西发现有陶窑址，其他地点也有零星发现，尚不见集中成片的窑址。遗址东北部二里头村南、圪垱头村西分别发现有骨器作坊遗址。
墓葬区：在遗址内部发现数百座墓葬，其中以圪垱头村西北墓地最为集中，出土铜器玉器的墓葬主要集中在宫殿区及其周围。二里头遗址的平民墓葬主要分布在遗址西部，多为小型墓，墓穴面积1平方米左右。宫城内发现多座高等级墓葬，如位于三号基址庭院内路土层中的墓葬1VM1，墓底铺有朱砂。出土包括玉器、漆器、陶器在内的随葬品18套。
二里头遗址2VM3平面图墓葬2VM3出土有绿松石器、玉鸟形器、漆器、铜器、海贝等随葬品37件。尤其是在墓主骨架上随葬一件绿松石龙形器，由余片绿松石组合而成，长达64.5厘米，非常罕见。
绿松石龙形器迄今二里头遗址仍然没有发现大型墓葬，其王陵区设置情况不详。20世纪80年代曾在二号宫殿基址之北部发掘一座“大墓”，近年一些学者对其提出质疑，认为其非大墓，应为“带有夯土井坑的水井”。
从二里头遗址的地理环境来看，东面、南面皆为平原、低地，只有西部、北部地势较高。北部有邙山横亘，若设置有集中的王陵区，推测有可能选择在遗址西部或西北区域。
祭祀区位于遗址中东部，宫城以北二三百米处。发现多处与祭祀有关的建筑基址和遗迹，主要为圆形的地面建筑和方型的半地穴式建筑，与文献记载的坛、墠等祭祀形式相符合。
道路：宫城城垣及外围发现4条纵横交错，呈井字形的主干道。路与大型、中型建筑基址的方向基本一致。其中宫殿区东侧大路保存最好，经过长期使用，发现有车辙痕迹。
二里头遗址车辙痕迹在宫殿区南侧大路上发现两道属于二里头文化时期的车辙痕，两车辙大体平行，间距约1米，长5米多。辙沟经过长时间碾压呈凹槽状，内有层状堆积的路土和灰土。这些车辙的发现表明该聚落存在双轮车，在规划设置的道路上行驶。
多年的考古发掘表明二里头遗址规模宏大，面积达3平方公里以上。遗址的文化层堆积丰富，一般达3-4米，可划分为数个文化层和前后发现的4期。各类文化遗存丰富，有灰坑、窖穴、水井、各类建筑、手工业作坊、祭祀活动区、道路、墓葬等，寓示着这里聚集了大量人口。文化遗存规格高，既有形制巨大的宫殿建筑群、方正规矩的宫城垣、纵横交错的中心区道路网、集中分布的祭祀遗存和诸多大中型墓葬，又有铸造铜器、制陶、制骨、制造玉器和绿松石器的作坊，还出土了相当数量且工艺又较复杂的青铜器、玉器、绿松石器。
以二里头遗址为代表的二里头文化具有较强的辐射力，该文化以豫西地区为中，分布范围涉及今河南、山西、安徽、陕西等省区。而受其影响的区域更加广泛，涵盖今黄河流域、长江流域的大部分地区。作为中心聚落，二里头遗址对其周边的次级聚落、三级聚落有着较强的支配权和控制力。从情理上讲，只有此地为某一王朝的都邑才能形成如此高规格的文化遗存。因此，二里头遗址不应是普通的聚落或一般的城址，而应属一处经缜密规划、布局严谨的大型都邑。
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