重大考古发现始见于二里头文化晚期的1号、2号宫殿基址，是此前学术界确认的中国最早的大型宫殿基址。进入二十世纪90年代以来，二里头遗址的发掘面积进一步扩大，成果层出不穷。2004年，考古人员在2号宫殿基址下面发掘出了一座时代更早、规模更大、结构更为复杂的大型建筑基址，将迄今为止可确认的中国宫城的最早年代提前约百年左右。
中国社会科学院考古研究所二里头工作队队长许宏介绍，这座现编为3号的建筑基址属于二里头文化早期，它结构复杂，规模庞大。宫城面积逾10万平方米，就对历史资料的认识而言，它是中国古代最早的具有明确规划的都邑，其布局开创了中国古代都城营建制度的先河。后世中国古代都邑营建制度的许多方面，都可以追溯至二里头遗址，如纵横交错的道路网、方正规矩的宫城、宫城内多组具有中轴线规划的建筑群、建筑群中多进院落的布局、坐北朝南的建筑方向以及土木建筑技术的若干侧面等。此外，在宫殿区大路发现的车辙痕，是迄今所知中国最早的车辙遗迹，将中国双轮车的出现时间上推至二里头文化早期。贵族墓出土的大型绿松石龙形器，全长逾70厘米，由2000余片形状各异的细小绿松石片粘嵌而成，其用工之巨、制作之精、体量之大，在中国早期龙形象文物中都是十分罕见的，具有极高的价值。此次发现被评为2004年度“全国十大考古新发现”之一。
二里头遗址的发现和发掘具有十分重要的意义，在国内外具有重大影响。中国是地球上为数不多的有独立起源的文明古国，是四大文明古国历史唯一没有间断过的国家。但中国古代文献中，有确切历史记载，可以依靠的绝对年代只到公元前841年周厉王时。一些西方学者和疑古派一度怀疑夏朝的存在，怀疑禹是神话传说中的动物（一条肉虫），甚至主张东周以前无信史，把中国的历史一下子缩短了一半，却有些让人不能接受。为此，国家在“九五”期间，把夏商周断代工程列入重大科研项目，重点任务是要理清夏商分界与夏代的历史脉络。自二里头遗址发现后，学者们为此争论了四十年，经“夏商周断代工程”多学科的交叉研究，新的考古发现与史书的相互印证，专家们认定，夏文化持续时间大约在公元前二十一世纪至公元前十六世纪，后来被商朝取而代之。这意味着几乎可以从二里头遗址摸索到中华文明的起源了，明确写出了孔子和司马迁没有搜寻到的中华“家谱'.'

二里头文化类型