二、遗址发掘
大地湾遗址首次发现于1958年。甘肃省文管会组织的泾渭流域文物普查小组在渭水流域的清水河畔进行文物普查时发现了该遗址，专家们当时认定这是一处需要保护的古代文化遗址。1968年在大搞农田基本建设中，遗址文化层不断暴露，文物不断出土，其文化内涵及研究价值远远超过了首次认定的范畴，更加引起了政府和考古界的重视。
1978—1984年大地湾遗址考古发掘现场图片
1978年夏天，甘肃省文物工作队队长岳邦湖、副队长张学正率领考古人员来到秦安县文化馆，他们查看了由韩永录等文物干部从五营乡征集来的一件件完整的陶器后，一致认为大地湾是一处以仰韶文化为主体的大型聚落遗址，极富发掘价值。经报请上级批准，决定在此试掘。在清水河南岸第一台地（Ⅰ—Ⅳ区）进行的两次发掘中，共清理出仰韶文化房基127座，窑址33座，灰坑200多个，墓葬42座。1979年，在Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ区发掘出早于仰韶文化的遗存（大地湾一期文化），清理出遗迹2000多平方米，墓葬11座，灰坑2个，“一期”文化层一般厚度0.5～0.7米，出土陶、石、骨器等遗物共90余件。1980年，在Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ和山上新开Ⅴ区发掘中发现四期大型房址F400、F405。在2000多平方米大地湾一期文化范围内，还发现了“一期”房基3座，灰坑1个，墓葬5座，出土陶、石、骨器等200余件。1981年至1982年，在清水河南岸第二级台地上，发掘出仰韶晚期的文化层，揭露面积1050平方米，共发掘出房址25座，灶坑8个，灰坑77个，窑址6座，出土陶、石、骨、角、蚌器等1200余件，内属单一的仰韶文化晚期遗存。在第五发掘区发掘出一座距今5000年的绘有地画的房基遗址（编号F411）。1983年，考古人员在位于遗址半山腰的第十发掘区（Ⅹ区）又发现了一座罕见的仰韶文化晚期距今约5000年的特大型房址（编号F901），为世界上最早的宫殿式房屋建筑，1984年，在Ⅴ区发掘中，发现F411地画。继续在Ⅹ区对F901房址进行详细探查，同时，首次发现类似于常山下层的文化遗存。遗存叠压于仰韶文化晚期之上，分布面积235平方米，发现白灰面房址2个，灰坑5个，出土少量的陶、石、骨器。由于重要发现层出不穷，史前村落需全面揭露才能搞清，所以从1978年至1984年发掘持续了七年，1995年，为了进一步了解仰韶早期村落围沟走向，又进行了补充发掘。大地湾考古共发掘10个区，163个探方，6条探沟发掘的面积大概是14752平方米，占总面积的1.34%，探沟两米宽10米长，探方大多都是10米×10米，小部分有10米×5米的，一般发掘深度最深的有七八米深，浅的也有两三米。出土陶、石、骨、角、玉器等各类文物8367件，清理出大地湾文化至仰韶文化晚期及常山下层文化各类房屋遗址240座，灶址98个，灰坑和窖穴325个，窖址35个，墓葬71座，壕沟12条。出土陶器4204件、石器1937件、骨角器和蚌器2226件，兽骨17000多件以及数十万残陶片。依据地层关系及出土文物，划分为五个文化期：主要包括前仰韶文化、仰韶文化早、中、晚期和常山下层文化。
1961年大地湾遗址被公布为县级文物保护单位，1963年大地湾遗址被甘肃省人民政府公布为省级文物保护单位，1985年12月，设立大地湾文物保管所，1988年1月，大地湾遗址被国务院公布为全国重点文物保护单位。其间，在F901房址建造了保护大厅，复原了几个典型的房屋遗址，并修通了简易公路。1994年12月，大地湾遗址被确定为“甘肃省爱国主义教育基地”。1995年，为了搞清仰韶文化早期村落围沟的走向，对遗址再次进行补充发掘。2008年国家斥资数千万元兴建大地湾博物馆。
2000年大地湾遗址被评为20世纪中国百项考古重大发现之一。
2006年由兰州大学、甘肃省文物考古研究所和甘肃大地湾文物保护研究所共同主持，美国的考古学者参与发掘工作的最新发掘研究成果显示，大地湾遗址的人类活动历史由距今8000年推前至距今6万年。发掘探坑大小为3×2米，最深处约8.5米。据考古工作者介绍，通过细致研究，第1～3文化层形成于距今60000～20000年，地层中仅发现石英砸击技术产品，如石英石片、碎片等；第4文化层距今20000～13000年，细石器技术产品和大地湾一期陶片开始出现，但在遗物总体数量上处于从属地位；第5文化层距今13000～7000年，以细石器和大地湾一期陶片为主；第6文化层距今7000～约5000年，主要文化遗物为半坡和仰韶晚期陶片。对这些遗物的研究显示，古人依次经历了原始狩猎采集、发达狩猎采集、大地湾一期原始农业和仰韶早晚期成熟大地湾文化的农业四个经济发展阶段。半个多世纪的大地湾考古认为，人类自距今6万年就进入到大地湾地区，成功度过了寒冷的末次盛冰期并延续下来，使用先进细石器技术的狩猎采集人群可能随末次盛冰期的来临向南迁徙到这一地区，在大地湾地区开始了原始的粟作农业，并大约于仰韶晚期发展成成熟的粟作农业。大地湾考古的文化遗存重点记录的是距今8000年的发掘。本志记述五个文化期时段的考古发现。
第一期文化遗存是大地湾最早的遗存，可称为前仰韶文化或大地湾文化，碳测年代约为距今7800年～7300年（经校正，下同）。最早的一个数据是7800年，有正负200年的误差，所以也可以说距今约8000年。是前仰韶文化，早于仰韶文化1000多年。聚落建于较低的河旁二级阶地。房屋系地穴较深的圆形半地穴建筑。出土的器物403件，其中陶器陶片307件，石器55件，骨器36件，蚌器5件，共清理出一期房址4座，墓葬15座，灰坑17个，1980年发掘的H398是大地湾一期中最大的灰坑，口径3.30米～3.90米，底径4.00米～4.20米，深1.34米，灰坑出土陶石骨器20多件，在灰坑底部发现少量炭化植物种子，经中国科学院植物研究所鉴定分析，分别属禾本科的黍（俗称糜子）和十字花科的油菜籽遗存，表明五营先祖在距今约8000年前就开始了农作物的种植。出土的骨器石器等农作物工具，进一步证实了农业已经产生。一期中的彩陶早于仰韶的彩陶，是中国目前发现的最古老的陶器之一，陶器大多为圜底器、三足器，流行交错绳纹，钵形器口沿内外常饰红色彩带，这是我国最早的彩陶，也是甘肃彩陶的源头。在宽带纹圜底型陶体内壁发现的10多种类似水波状，类似生长植物和以直线或曲线相交的不同纹样的彩绘符号，介于图画和文字之间，早于山东泰安大汶口陶器象形文字1000多年，为研究中国古代文字的形成和发展提供了新的资料。
鸟瞰大地湾博物馆
第二期文化遗存属于仰韶文化早期，碳测年代数据约距今6500年～5900年。此期发现原始聚落，发现房址156座、灶坑46个、墓葬21座、窑址14座、灰坑和窖穴72个、沟渠8段。出土器物共3299件，其中陶器1000件，石器823件，骨、角、牙、蚌器1476件。出土了一批绚丽夺目的彩陶，如鱼纹盆、人头形器口彩陶瓶等。聚落由壕沟围成椭圆形，中心系广场和公共墓地，房址以广场为中心呈扇形多层分布。房屋大多为长方形或方形半地穴建筑。发现15座成人墓葬、6座儿童瓮棺葬。陶器典型器物为圜底钵、迭唇或卷唇盆、葫芦形口尖底瓶、侈口双唇深腹罐、弦纹浅腹罐、敛口瓮、尖底缸等，彩陶主要为黑彩，图案有宽带纹、生动活泼的鱼纹及各种直线、圆点、弧线构成的几何纹。宽带纹是仰韶早期的独有纹饰，通常是在钵形器的口沿外壁绘一周宽约2～3厘米的黑色条带，在黑宽带上刻有各种符号“↓”、“↑”、“
”、“P”等，本期有符号的残体钵口有32片，不同的刻画符号有16种，有人认为这是一种记事符号，也有学者认为是最早的文字雏形。石器种类繁多，有成套的农业加工工具，如碾磨石、棒、盘等，发现较多的碳化粟。少量的玉凿、玉锛此时已出现。二期遗存与陕西关中的半坡类型大同小异。
第三期文化遗存属仰韶文化中期，年代大约为距今5900～5500年。发现房址19座，灶坑23座，灰坑和窖穴67个、墓葬3座、窑址5座、沟渠一条、出土器物1686件，其中陶器950件，石器335件，骨、角、牙、蚌器计401件。聚落已扩展到河边Ⅲ级阶地后缘以及山脚下。房屋仍为长方形或近方形半地穴建筑。典型器物有敛口平底钵、曲腹彩陶盆、双耳盆、双唇口尖底瓶、腹饰弦纹、绳纹的鼓颈罐和短颈罐、大口小底缸、曲腹瓮等。彩陶发达，绝大多数为黑彩，图案绚丽精美，线条生动活泼，有弧边三角纹、勾连纹、花瓣纹、豆荚纹、网格纹等，主要由圆点和弧线组成。
第四期文化遗存为仰韶文化晚期，碳测年代数据约距今5500～4900年。本期文化遗存基本上覆盖了整个遗址。在大地湾各期文化中，以本期遗址最为丰富。发现房址56座、柱基一处、灶址11座、墓葬15座、窑址16座、窖穴和灰坑159个、沟渠2条。出土器物2958件，其中陶器1926件、石器724件、骨器233件、角器8件、牙器13件、蚌器54件。仰韶文化晚期是大地湾甘肃史前文化最为辉煌的历史阶段。这时大地湾农业有了大的发展，聚落规模由三期的5万平方米发展到了50万平方米。聚落主体坐落在背山面河的山坡上，两侧是山梁，中间略向内凹，形成一个避风的开阔地带。山坡中部以F901、F405、F400大型原始宫殿式建筑作为公共活动中心，周围分布着数个房址密集的居住区，整个房址布局呈扇形，以F901宫殿为中心展开摆布。房屋均为平地起建的长方形或近方形建筑，平面大多呈“凸”字形或“吕”字形，居住面有草泥土、料礓石、白灰面，以轻骨料、砂石、料礓石粉混凝而成的类似现代水泥地面等。其中，以占地面积在420多平方米、多间复合式的F901代表了仰韶文化晚期取得的辉煌建筑成就。袋状窖穴内有成组器物和碳化粮食。陶器以敛口钵、平底碗、浅腹盆、平沿或喇叭口尖底瓶、矮颈或高细颈壶、侈口夹砂罐、尖唇或方唇或圆唇缸、圆唇夹砂瓮、四足鼎等为主要器形，彩陶以黑彩为主，少量为红彩，有弧线三角纹、花瓣纹、漩涡纹、网格纹、平行线纹等。还有个别的蛙纹、写实动物纹。还出现了陶制量具，是我国最早的度量衡出现。部分石器制作相当精细，石刀数量增多，显示了农业的迅猛发展。
发掘出土了10000多件动植物标本，其中黍和油菜的碳化种子标本表明清水河谷是中国远古农业的发祥地。多种动物的骨骼化石表明在史前文化的3000年中，动物种群的数目总体是呈下降趋势，森林面积逐渐减少，大地湾猕猴、熊、虎、豹、象等动物在距今6000年以内已基本消失，表明环境恶化与史前农牧业开发、聚落扩大是同步的，后来人类迁向何方至今仍是个谜。
第五期文化遗存为常山下层文化，年代大约在距今4900年～4800年前后，仅出土少量遗迹遗物。这类遗存在渭河流域是首次发现，主要分布在海拔1550米以上的半山地区。房址为平地起建的白灰面建筑。陶器开始使用横篮纹；这是仰韶文化向齐家文化的过渡性遗存。
大地湾遗址发现房址240座，类型多样，变化复杂，时间跨度约为3000多年左右，构成一个从早到晚的完整序列，可谓一部史前建筑的发展史。早期村落布局和晚期的宫殿表明原始的村镇已经发展到了一个空前的规模。另外，还发掘出了众多的墓葬、灰坑和窖穴。大地湾遗址的发掘在中国考古史上具有十分重要的意义。
大地湾遗存为甘肃东部史前考古树立了距今7800～4800年的断代标尺，建立起较为完整的3000年史前文化发展序列，大地湾考古表明甘肃是中华文化和文明的重要发祥地之一。大地湾四期宏大的聚落为将来城址的发展前身。它的出现标志着原始社会正处在向文明社会转折过渡的重要阶段。