2011年6月，為了了解臺州府城墻到底建於何時，浙江省考古所專家對臺州府城墻進行了為期十天的考古勘察。根據考古勘探，可以認定臺州府城墻分別於宋、明、清三代進行過重修，這些與史料記載完全對應，而且各個歷史朝代的層次很分明。
在考古勘察的斷層中，最上層土質松軟，還有規格較整齊的磚塊、瓦礫等，為明清時期重修部分。中間層土質為黃褐色，是質地堅實的黃泥，該層內容豐富，歷史信息較多，經辨認，其中包裹著東漢、三國年間的瓷器碎片，以及唐代的瓦當等物。按照以文化層中年代最新的器物斷代的標準，中間層土質屬於北宋早期。最下層土壤顏色明顯深於中間層，為深黑色。
該次勘探由於挖掘的深度及選址限制，唐代墻體難以確定。但可以確定的是，臺州府城的擴建時間在唐代初期。