現存漢魏故城的規模與布局，基本上就是北魏時期所遺留，由內到外分為宮城、內城、外郭城三重城圈。在現今的遺址區地上、地下，可清晰看到當時的宮城、內城、外郭城、永寧寺塔、東漢太學、靈臺遺址和金村東周大墓等。
城墻遺址
現存平面為長方形，南城墻因洛河北移被水沖毀。北、東、西3面城墻保存較好。部分地段高出地面5～7米左右。包括西北隅金墉城在內，北墻全長約3700 米，寬約25～30米；西城墻殘長約4290米，寬約20米；東城墻殘長約3895米，寬14米。全城周長14公裏。城墻夯土版築，版築夾棍眼的痕跡尤存。在部分城墻上還發現有向城外突出的墩臺，西墻北段有4座，北墻東段有3座。墩臺間距為110～120米，類似後世城墻所築的“馬面”。在城墻外側均發現有護城河遺跡。北魏外郭城破壞殆盡，現存南郭城少量夯土垣墻殘段。
城門遺址
西城墻探出5座城門，除北起第二門為壹門二洞外，皆為壹門壹洞。最北壹門是北魏的承明門，向南是北魏的闔閭門，即東漢的上西門，再南是北魏的西陽門，再南是東漢的雍門，北魏時廢，最南是北魏的西明門即東漢的廣陽門。北城墻探出2座城門，西面的壹門三洞，是北魏的大夏門，即東漢的夏門，東面的門洞已破壞，有壹條路土通過，應是北魏的廣莫門，即東漢的谷門。東城墻探出3座城門，皆為壹門壹洞。北起第壹門是北魏的建春門，即東漢的上東門，與闔閭門相對。第二門是北魏的東陽門即東漢的中東門，與西陽門相對。第三門是北魏的青陽門，即東漢的旄門（又稱望京門），與西明門相對。文獻中所載南城墻的4座門，自西向東為北魏時的津陽門（東漢津門）、宜陽門（東漢小苑門）、平昌門（東漢平城門）、開陽門（東漢同名），沒於洛水已無跡可尋。 閶闔門 閶闔門是北魏宮城的正門，其北面正對宮城正殿太極殿；南面為禦道銅駝街，並直通內城正門宣陽門。閶闔門始建於曹魏明帝時期，西晉、北魏時沿用。
閶闔門北面正對宮城正殿太極殿；南面為禦道銅駝大街，並直通內城正門宣陽門。作為象征帝王威儀的禮儀性建築，閶闔門是舉行帝王登基、接見四方朝貢者等重大活動的地方，極少用於通行。洛陽市閶闔門遺址是目前為止考古發掘出的年代最早的都城宮城正門，閶闔門的左右雙闕也是迄今為止發掘所見最早的宮城門闕。
宮城遺址
東漢時期，城內主要宮殿為南宮和北宮。曹魏、西晉變化不大。北魏時建立了單獨的宮城。北魏的宮城位於城內北中部，南北長1398米，東西寬660米，占全城總面積十分之壹左右，是最重要的中心建築區。宮城的南、東、西三面城門已找到，南門也稱閶闔門，門洞闕口寬約46米，門兩側有厚大的夯築土闕，形制雄偉；東門雲龍門與西門神虎門相對。宮城內西部有壹座大型夯土臺基，東西長100米，南北寬60米，高出地面4米左右，應是北魏太極殿遺址。在宮城其他地方還發現夯土臺基20余處，亦為宮殿遺存。
城的西北隅有曹魏時期修建的金墉城，由3個南北相連的小城組成，平面呈“目”字形，南北長約1048米，東西寬為255米。3城之間有門道相通，城墻寬約 12～13米，殘高6米左右。城內也發現有20多處夯土臺基。金墉城北靠邙山，可俯瞰洛陽全城，是進攻和防守的制高點，在城墻的外壁上，每隔60～70米也有壹座向外突出的墩臺，可見這裏應是壹座軍事要塞 。
太極殿
太極殿是我國古代著名的宮殿名稱。自三國時期，魏明帝始建太極殿後，直至唐朝歷代皇宮正殿（類似於北京故宮的太和殿）皆為太極殿，之後北宋西京洛陽的大內正殿亦為太極殿，清代北京紫禁城亦有太極殿。
太極殿的建造，確定了漢魏洛陽城的建築布局中心，而以太極殿為中心的宮城布局形態，標誌著中國古代都城布局進入壹個新的歷史時期 。
永寧寺遺址
永寧寺塔為北魏永寧寺佛塔,建於北魏熙平元年（516），在北魏國都洛陽城內，現已不存，遺址在今洛陽市白馬寺東，310國道與隴海鐵路交叉口處。
永寧寺塔塔基遺址
據楊玄之《洛陽伽藍記》追述，永寧寺塔為木結構，高九層，壹百裏外都可看見。據其他記載，塔高四十九丈或四十余丈，合今136．71米左右，加上塔剎通高約為147米，是古代最偉大的佛塔。永寧寺塔平面正方，每面各層都有三門六窗。塔剎上有相輪30重（壹說為13重之誤），周圍垂金鈴，再上為金寶瓶。寶瓶下有鐵索四道，引向塔之四角，索上也懸掛金鈴。晚上和風吹動，十余裏外都可聽見。塔的裝飾十分華麗，柱子圍以錦繡，門窗塗紅漆，門扉上有五行金釘，並有金環鋪首。
太學遺址
太學遺址範圍很大。經勘探和試掘﹐主要遺跡有兩部分﹕壹部分在辟雍之北﹐平面略呈長方形﹐東西約200米﹐南北約100米﹐附近曾發現石經碎片﹐可以認為是東漢太學主要部分之所在﹔另壹部分在它的東北約100米處﹐遺跡保存較好﹐平面亦成長方形﹐南北約200米﹐東西約150米﹐四周築墻。據記載﹐東漢的太學始建於光武帝建武五年﹐以後屢經擴建﹐至順帝陽嘉元年（132）才全部竣工﹐太學生多達3萬余人。靈帝熹平四年（175）﹐立石經於太學﹐稱“熹平石經”。漢末董卓燒洛陽宮廟﹐殃及太學。魏文帝黃初五年﹐在東漢的舊址上重建太學﹐正始中又新立石經﹐稱“正始石經”。西晉初年﹐依漢魏之制興太學﹐而鹹寧二年（276）又另立國子學﹐與太學並存。
熹平四年（175）於太學講堂前立石碑46塊，史稱熹平石經。至曹魏正始二年（241），又立石經28塊，史稱正始石經。太學遺址分為東西兩大部分，東部達3萬平方米以上，西部也有2萬平方米左右。在遺址內部有大面積的夯土建築遺址，有壹排排的建築房基，或為東西長方形，或為南北長方形，排與排之間距離相等，排列有序。太學是古代傳授儒家學說的最高學府。熹平石經是我國最早的官定儒學經本。東漢靈臺遺址在內城南郊，今偃師市崗上村與大郊寨之間。靈臺創建於光武帝中元元年（56），是當時最大的國家天文臺。曹魏、西晉相繼使用，達250余年之久。靈臺遺址範圍達4萬多平方米，中心建築是壹座方形夯土高臺，東西殘寬31米，南北殘長41米，殘高8米余。東漢傑出科學家張衡（78～139），曾先後兩次任太史令10多年，領導、主持和參與了靈臺的天象觀測和天文研究。位於內城西北角的金墉城，為曹魏明帝所築。 南北長1048米，東西寬255米，總面積26萬平方米，城小而固，魏晉時被廢帝、後多安置於此。唐初，洛陽縣治設金墉城，貞觀六年（632）移於東都毓德坊，金墉城遂廢。經勘察發現三座小城連在壹起，平面呈目字形。城外有河水環流，各城門闕皆有遺跡。城內發現夯築臺基多處，以及磚砌基址、水池等。北魏時，增修外廓城，長、寬各約10公裏。城內外建有佛寺1367所，而以皇家寺院永寧寺最為豪華壯麗。永寧寺在宮城外西南面，初創於北魏熙平元年（516），北魏末年被雷擊焚毀。
據勘測南北長305米，東西寬260米，中心為木塔，木塔基座為方形，上下兩層，下層位於今地表之下，上層基座長寬各38.2米，高2.2米，四面原以青石壘砌鑲包。在發掘塔基的過程中，出土壹批工藝精湛的泥塑造像，給研究北魏佛教藝術提供了珍貴資料。另有石雕、瓦、瓦當等建築材料。平等寺北齊造像碑俗稱寺裏碑，在漢魏故城內城東垣外，今偃師市寺裏碑村南。計四通，下部皆深埋於地下，地表裸露部分，高約1.5～2米不等。碑上雕有佛、菩薩、弟子像，結跏趺坐的六佛圖，姿態優美的飛天，慢步行進的大象，造型生動的猛獸，以及帳幔、火焰、蓮花等，內容豐富，題材多樣，為北齊所遺存下來的少數佛教藝術珍品之壹。1962年開始對漢魏故城遺址進行全面考古發掘，發掘工作至今仍在進行。 1954年，北京大學閻文儒對漢魏洛陽故城進行調查。1962年以來，中國科學院考古研究所在此進行長期的勘探和發掘，基本探明了城墻、城門、主要街道、宮城的範圍和部分殿臺基址以及城西北隅金墉城的範圍和布局，發掘了城內永寧寺遺址、城南靈臺、辟雍、明堂等禮制建築和太學遺址及刑徒墓地。
漢魏洛陽故城的形制自東漢到北魏變化不大。東漢雒陽城平面略呈長方形，***有城門12座。其中西門3座，南門4座，東門3座，北門2座。城內主要宮殿為南宮、北宮，東北隅有太倉、武庫，中部西側為金市。城外東郊有馬市，南郊有南市。曹魏和西晉的洛陽城，依照前制，只是在魏明帝時在洛陽城西北角增修了金墉城。北魏時仍利用東漢、魏晉的城墻和城門，只是把西城墻中間的雍門向北移了約 500米並改稱西陽門；在西城墻北端靠近金墉城處又開壹門，稱承明門。在城內廢除了東漢以來南北宮的制度,建立了單壹的宮城,街道也有些變更。宣武帝景明二年 （501）增修外郭城，號稱“東西二十裏，南北十五裏”，有 320個坊及大市、小市、四通市等工商業區，範圍極廣，東漢以來的舊城成為北魏洛陽的內城。 有永寧寺、白馬寺、靈臺、明堂、辟雍、太學、刑徒墓地等。永寧寺是北魏洛陽城內最大的壹所佛教寺院，位於宮城西南 1公裏處。寺院平面呈南北向長方形，周圍有夯土墻，總長1040米。已發現南門、東門、西門和西南角的角樓。寺院正中的方形塔基高4.7米，多為夯土版築而成。塔基上有 5圈方形柱礎，正中有壹座用土坯壘砌的方臺，臺的南、東、西三面壁上各保存 5座弧形壁龕，供奉泥塑佛像。永寧寺塔於北魏孝武帝永熙三年 （534）時被雷電所擊起火焚毀，1963年發掘時塔基表面及其周圍尚有很多灰燼、燒土塊和木炭等遺存。
靈臺位於南城墻東漢平城門外大道西側，是漢晉皇室用來占星雲、蔔兇吉的地方，也是研究天文、氣象的專門機構。遺址南北長200米，東西寬220米。經發掘中心建築為壹座方形臺基，臺基有上下兩層平臺，下層平臺與今農田地面同高，四周環築回廊，回廊外用卵石鋪成散水，散水外有磚砌的排水溝。北面正中有坡道可通上層平臺，四面各有五開間的建築。中心臺頂現存殘高8米多，平面略呈南北長11.7米、東西寬8.5米的橢圓形。靈臺是我國目前發現的壹座最早的天文觀測臺遺址，東漢著名科學家張衡，曾在此設計制造了渾天儀和候風地動儀，為我國古代天文學作出了不朽的貢獻。
明堂為“天子太廟”，是皇帝祭祀祖先接受臣下朝覲的地方,位於靈臺之東。圍墻平面近方形，南北長400米，東西寬 386米，圍墻內正中有壹座大型正方形夯土臺基，是明堂的主體建築。辟雍是封建統治階級“行禮樂,宣德化”的地方，位於明堂之東。圍墻平面方形,每邊長約 170米。圍墻內偏南處有壹座大型長方形夯土臺基,應是辟雍的主要建築。遺址出有西晉鹹寧四年（278）所立“大晉龍興皇帝三臨辟雍皇太子又再蒞之盛德隆熙之頌”碑（即晉辟雍碑），碑文記載了晉武帝司馬炎及皇太子司馬衷親臨辟雍視察的事跡。
太學創建於東漢光武帝建武五年（公元29），是中國最早的大學。遺址位於辟雍的東北，分為東西兩大部分。西部是壹組長方形夯土建築群，其範圍東西長約 104米，南北寬90余米；東部為壹組密集成排的夯築房基，圍以3米寬的夯土墻，南北長 220米，東西寬150米。有名的“熹平石經”和“正始石經”就先後鐫刻在這裏。
在靈臺西南 1.5公裏處，發現有壹處東漢刑徒墓地，其範圍東西長 250米,南北寬200米,已發掘出522座刑徒墓。經鑒定全部刑徒的脊椎骨都有明顯的勞損痕跡。出土刑徒墓磚 820多塊，都是利用各種殘缺廢棄的磚來寫刻的,銘文為隸書,有的草率，有的規整，是除碑刻、簡牘之外，數量最大的壹批漢代書法資料。刑徒墓磚上壹般均刻有獄名或郡縣名、刑名、姓名、死亡日期等。這些刑徒是從全國各地的獄所押送到司隸校尉、將作大匠等管轄的工地，替封建統治者修砌陵墓、建造宮苑、築城、挖河、開鑿棧道、漕運、伐木、采礦等重體力勞動的。許多刑徒在刑期未滿之前就被折磨致死。刑徒墓地的發現和墓磚的出土，是研究漢代刑獄制度和階級關系非常重要的實物資料。