1928年，中央研究院历史语言研究所的吴金鼎在该地进行考古调查时，发现了远古遗存。随后在1930年和1931年，中央研究院进行了两次发掘，发现了板筑城垣，并因此地名为“城子崖”。遗址南北长530米，东西宽430米，文化层深达4至6米，分为上下两层。上层出土的灰陶器物和铜质兵器等属于商周战国文化，而下层出土的大量新石器时代的石器、骨器、蚌器和陶器则展示了更早的文化面貌。其中，陶器以泥质加沙黑陶为主，有鼎、鬲、豆、瓮、盆、杯等，特别是黑陶，质地坚硬，薄如蛋壳，造型精美，堪称该文化的代表。由于该地出土的遗存完全不同于以彩陶、红陶为特征的仰韶文化，因此被称为“龙山文化”。这次发掘是中国早期近代意义上的重大考古活动，也是全国发现并挖掘的第一处新石器时代遗址，在中国考古学界占有极其重要的历史地位。