月亮湾城墙位于三星堆遗址中北部的月亮湾台地东缘，按走向可分南北两段，北段为东北—西南走向，南段略向东折，基本上呈正南北走向，整条城墙与西城墙北段基本平行。城墙地面现存部分总长约650米，顶宽约20米左右，高2.4～5米。北端底宽约30～45米，中段有拐折，夹角为148度，北端为32度，南端成正南北走向。城墙南段较高，被农耕平整较甚，宽度达80米。城墙东（外）侧有壕沟，壕沟宽度40～55米。在发掘的断面处，壕沟距地表深3.5米，壕沟沟口距沟底深2.95米。
在月亮湾小城的西北角，青关山土台上，有一个被命名为F1的大型红烧土建筑，呈“亚”字形。西北-东南走向，与三星堆城址以及一、二号祭祀坑方向一致，长约55米、宽约15米，面积近900平方米，东西两侧似乎有门道。初步推测，大约由6-8间正室组成，分为两排，沿中间廊道对称分布。
这个建筑基址是仅次于殷墟的最大单体建筑基址，也是在南方地区首次发现如此大规模的单体建筑基址，但对于这个建筑的功能，目前尚无定论。
北京大学考古文博学院教授张弛认为，三星堆古城大城套小城，而且有如此高规格的建筑，给人留下很多很大的想象空间。
同为北大考古文博学院教授的赵辉也认为，结构如此复杂的大城，是怎么建起来的还未可知，跨度15米的F1建筑可以肯定是高级建筑区，“即便它不是古蜀王国的宫殿，但离发现真正的宫殿也不远了。”
在28日的三星堆考古成果专家论证会上，四川省考古研究院发布称，青关山土台和大型红烧土建筑的发现，表明这一区域属于遗址核心地带，极有可能是当时的高等级人群活动区域。月亮湾台地历年发现有陶瓦等重要遗物，可知该区域也十分重要。将青关山土台和月亮湾台地包围在内的月亮湾小城，很有可能是三星堆城址的宫城。
三星堆宫殿区和北城墙是数代考古人几十年苦苦追寻的对象，青关山城墙、月亮湾小城的发现和发掘，弥补了这方面的缺陷，同时亦巩固了三星堆遗址作为长江上游文明核心区域的地位。
