考古人员在一段石墙墙根底部的地面上，发现了成层、成片分布的彩色壁画残块100多块，部分壁画还附着在晚期石墙的墙面上。这些壁画以白灰面为底，以红、黄、黑、橙等颜色绘出几何形团。这些几何图形说明当初南壁与西壁上应有壁画，虽然如今已墙面塌毁，壁画保存不完整，但仍让人震撼不已。
在已发掘的东门下层地面下，考古人员发现两处集中埋置人头骨的遗迹。这些头骨以年轻女性居多，部分头骨有明显的砍痕，个别枕骨和下颌部位有灼烧的迹象。在清理墙体工作中，考古人员发现了多片玉牙璋—村民高栓桃的父亲昔日找到的玉器。
主持考古发掘的陕西省考古研究院副院长孙周勇认为，头骨和玉牙璋均与城墙修建时的奠基或祭祀活动有关。向天献上牺牲，墙中嵌上玉来辟邪，都是城墙坚不可摧的“心理保障”。
众星拱月
十余座小城拱卫“都城”
石峁遗址出土的大量玉器、壁画说明，当时已经有了明显的社会分层，是一个高度复杂化的社会。中国文明起源形成的多元性和发展过程，由此也有了全新的研究资料。
2013年，考古人员在石峁城址外城东门南北两侧的城墙区域内，勘探发现了一座与古城同时期的祭坛遗址。目前正在发掘中。
初步调查，这座祭坛分为上中下3层，自上而下分别为圆丘形土筑遗迹和一小一大的两层方台形石构基址。在祭坛最底部的石构基址边长约90米，其整体高度超出现地表8米左右，规模很大。
在古代中国或古代文明发展中，祭坛具有非常重要的地位，其主导者或祭祀集团属于“精英中的精英”，在古代社会结构和物质文明中具有精神或宗教的主导权。考古人员在其周边已发现分布有数座用于埋葬祭祀品的“活土坑”，面积3平方米至5平方米左右，最深一座距地表约3米。考古人员采集到的祭祀遗物包括骨头、陶片、玉器等。
不过，石峁考古队还在等着更大的发现。因为同时期的良渚遗址也有祭坛，而且在祭坛上有贵族的大型墓葬。考古队领队邵晶认为：石峁和良渚的情况“有很大可能一样”。
2014年，石峁遗址内城韩家圪旦发掘出一处山峁，与“皇城台”隔沟相望。考古人员在这里发现了一批4000年前的房屋遗址和墓葬群，个别墓中竟然出土玉鸟、鸵鸟蛋壳等珍稀文物。邵晶认为，石峁遗址可能具有都城性的意义，鸵鸟蛋壳可能是交换得来的珍贵物品。
4300年前的房子，窑洞式居室。考古人员发现，它们一般为前后两间的双联结构，门道开向山坡低处。从出土遗物判断，这些房屋除居住外，可能还是加工玉器的手工作坊。一个灰坑里还出土了十几片占卜用的动物肩胛骨，灼烧的痕迹明显。200年后，这些房屋所在地却成了一片墓地。
2008年，这里的40多座墓被盗墓贼洗劫一空，陪葬品被拿走，尸骨乱七八糟。从考古队的发掘来看，墓地的规模比较大，墓葬数量比较多，墓葬形制非常一致，一般的墓葬都有壁龛，有殉葬者，可能是石峁城里面一处非常重要的贵族墓地。仅有的四五具保存完好的殉葬者尸骨显示：她们都是10来岁的小女孩，双手被不明显的细绳反绑，侧卧着面向墓主人。上肢弯曲，表现出卑躬屈膝的状态。
邵晶认为，石峁古城内同一时期具有不同功能区的划分；而随着时间的推移，功能区发生了变化。
这座史前古城是一个孤立存在吗？回答是否定的。
2009年，全国第三次文物普查时，神木县调查人员发现：在秃尾河下游薛家会的山峁上有三座与石峁同时期的古城，贺家川一带也有两座。
为了弄清石峁与这些古城遗迹之间的关系，石峁考古队2014年专门派出人员前往调查核实，确认这些古城的确与石峁同时代。此外，石峁考古队还发现了其它一些古城遗迹。截至长江商报发稿前，石峁考古队提供的已落实数据是：在周围数十平方公里范围内，共有十多个小的古城遗址，其面积从几万平方米到十几万平方米都有。
这意味着：石峁并不是一座孤城，而是众星捧月，是多个小“卫星城”拱卫的史前“巨无霸”。
