出土文物
文物部门曾于1976～1981年对该遗址进行过初步发掘，发现有房址、灰坑以及土坑墓、石椁墓、瓮棺葬等，出土陶、玉、石器等数百件，尤以磨制玉器十分精细，颇具特色，其原料主要为墨玉和玉髓，器类有刀、镰、斧、钺、铲、璇玑、璜、牙璋、人面形雕像等。并发现了古城址。石峁遗址玉器的出土可上溯至20世纪二三十年代，当时出土的玉器已散佚海外，被欧美几家博物馆入藏。
石峁遗址外城东门影像
玉器
在2012年的一次考古挖掘对石峁城址外城北部的25000余平方米的一座城门遗址进行了重点发掘。外城东门址位于遗址区域内最高处，由“外瓮城”、两座包石夯土墩台、曲尺形“内瓮城”、“门塾”等部分组成。
此次考古中发掘出6件完整的玉器，种类为玉铲、玉璜、石雕人头像等。这是石峁遗址考古中首次发掘出的玉器。玉器就在石墙里，这是奇特的发现。可发掘中确实如此。出土的玉器一种是在倾斜的石墙里面，第二种就是在倒塌的石墙堆积里面，距离地面都比较低。
石峁遗址出土了大量玉器，尤其以现藏陕西历史博物馆的玉人头像价值最高，是中国新石器时代遗址中发现的唯一一个以人为雕刻对象的玉器。陕西省考古研究院院长王炜林说：“上世纪70年代，就有考古人员在石峁征集到127件玉器。其中不少被陕博收藏着。目前流失在世界各地的石峁玉器有4000件左右。”石峁玉器世界闻名，但是一直没有“正名”。这是因为没有在考古发掘上发现过石峁玉器，缺乏关键依据。
但在此次考古挖掘中，发掘出了6件完整玉器。这是一个非常重要的考古收获。证明了石峁玉器确实存在，流散各地的石峁玉器也因此“正名”。
壁画
在2012年的挖掘中中，考古人员在外城东门还发现了壁画的身影。考古人员在一段石墙墙根底部的地面上，发现了100余块成层、成片分布的壁画残块，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图案，最大的一块约30厘米见方。这是龙山时期遗址中发现壁画数量最多的一次。几何图案是北方地区的一种传统流行图案，之前就曾发现过这类图案。
清理人头骨
人骨
2012年12月20日，陕西省考古研究院，地处黄土高原北部边缘且距离黄河20多公里的陕西神木石峁遗址，在2012年5月至11月的考古发掘中发现了集中埋置人头骨的遗迹两处，以年轻女性居多，与城墙修建时的奠基活动或祭祀活动有关。主持发掘的专家邵晶透露，这种头盖骨祭祀遗迹在中国新石器考古史上十分罕见。
在下层地面下发现集中埋置人头骨的遗迹两处，一共48个头骨。一处位于外瓮城南北向长墙的外侧；一处位于门道入口处，靠近北墩台。这两处人头骨摆放方式似有一定规律，但没有明显的挖坑放置迹象，摆放范围外瓮城外侧呈南北向椭圆形，门道入口处的遗迹略呈南北向长方形。经初步鉴定，这些头骨以年轻女性居多，部分头骨有明显的砍斫痕迹，个别枕骨和下颌部位有灼烧迹象。
主持发掘的陕西省考古研究院副研究员邵晶说，在新石器时代遗址中，部落首领人物死后使用人殉已成为通行的礼俗。但以年轻女性头盖骨用于奠基仪式或祭祀活动，在中国境内的考古发掘中十分罕见，在陕北地区为首次发现。这两处集中发现的头骨可能与城墙修建时的奠基活动或祭祀活动有关。依据实验室分析结果，这些女性的年龄在20岁左右。
祭祀台
2013年4月20日至11月15日，考古人员完成了对陕西省神木市“我国史前规模最大城址”石峁遗址第二年度的主动性考古工作，发现了樊庄子祭坛、祭祀遗迹以及皇城台夯土基址、池苑遗址。樊庄子祭坛、祭祀遗迹位于石峁城址外城东南方向，距离外城城墙约300米。祭坛具层阶结构，共3层。皇城台位于石峁城址内城中部偏西，历年来发现的遗迹遗物最为丰富集中。夯土基址小板块夯筑的迹象明显确凿，钻探所知的面积不小于1500平方米；池苑遗址紧接夯土基址北部，现存面积约300平方米，深逾2米。
鳄鱼骨板
鳄鱼骨
考古工作者2012年在后阳湾的一座房址附近发现了鳄鱼骨板，呈正方形，正面有许多点状小孔。很多人据此判断那个时代的黄土高原，气候湿润适宜扬子鳄成长。
这块鳄鱼骨板是包括陕晋中北部、内蒙古中南部在内的河套地区的首次发现，所以推断这条鳄鱼未必生长于此，极有可能来自遥远的南方。根据史料记载，上古时代有一种鼓名叫鼍鼓，用扬子鳄的皮革制作而成，是等级的象征。因为“鼍”便是扬子鳄的古称，按照学界最流行的观点，这些骨板很可能便和制作鼍鼓有关。专家推测，鳄鱼骨板出现在神木石峁，可能是当时上层社会的奢侈品交流而来的。
骨殖上的纺织品
纺织品
2012年在对石峁遗址的发掘中，在后阳湾一处房址之下，发现了一件被打碎的双鋬鬲。发现时，两个鬲套扣在一起，里面有一些肢骨、肋骨等散落于套扣的鬲中。后经考古专家对骨骼鉴定发现，这些遗骨属于一个不足周岁的婴儿。这种用炊具埋葬夭折婴儿的习俗，在当时的中国普遍存在。
经过细致发掘，在这具婴儿的骨骸上发现了一些纺织物残片。这一发现，对他们来说意义重大。北方地区因为气候干燥，土壤水分不够，很少有纺织品能够保存下来，更何况是4000多年前的纺织品，所以尤为珍贵。经初步鉴定，这些纺织物原料为苎麻类纤维，这说明北方至少4000多年前就已经懂得人工纺织，并已经开始有意种植苎麻。此外骨殖上部残留的织物残片，分为上下两层，下层紧贴骨殖，经纬较为细密，上层经纬较为粗疏，说明4000多年前的石峁人已经有了内外衣之分。这一发现对于研究中国服饰的历史，也有着重要意义，证实了“北麻南丝”这一构想的可操作性。
石砌院落
石砌院落
2015年9月，考古人员在石峁外城东门附近清理出一处规模较大、保存较好的错落有致院落，其窑洞式住房、高处库房、礼仪性厅房及石铺地坪和院落门址等结构基本清晰，如此完整而罕见的石砌院落无疑对于研究龙山文化晚期较高等级人物的居住条件和早期国家等具有重要意义。
“哨所”
2015年9月考古专家在石头围墙上发现木架构高层建筑，功能犹如长城的烽火台。陕西考古研究院专家推测，它可能就是四千年前的“哨所”。
石雕人面像
2015年9月考古人员在石城的墙体发现众多“石雕人面像”，初步证实古城曾在原始宗教信仰中发挥过重要作用。
在开展正式考古发掘前，石峁遗址有石雕人面像的现象已引起考古专家注意。近十年前，有学者就对石峁遗址展开考察，进而公布了一批特征明确、造型独特的石雕或石刻人像，数量20余件，均为砂岩质地，大部分是人面像，也有半身或全身的石像，其中不乏高鼻深目者，推测可能与中国西北地区早期青铜时代的同类雕刻有关。
