根據董笃宜提供的線索，華西大學博物館館長葛維漢和助理林名鈞于1934年春天組成考古隊，經四川省教育廳頒發執照，廣漢縣政府批準，由廣漢縣縣長羅雨倉主持，在燕氏發現玉石器的附近進行了爲期十天的發掘。
發掘收獲豐富，共出土文物600多件，有陶器、石器、玉珠、玉杵、玉璧、玉圭等，這些文物後交由華西大學博物館收藏。此次考古發掘的成果被葛維漢整理成《漢州發掘簡報》，發表于1936年的《華西邊疆月刊》，文中将這批出土的文物命名爲“廣漢文化”。
遺憾的是，建國之後，三星堆一直不被重視，淪落爲當地磚廠取土作業的場所，偌大的土堆漸漸被夷爲平地，體現出那個時代對文化的漠視，令人發指。
而上世紀八十年代開始的三星堆的大規模發掘竟然源于磚廠取土作業時挖碎的玉器，真是令人痛心疾首。
1986年7月至9月發掘的兩座大型商代祭祀坑，出土了金、銅、玉、石、陶、貝、骨等珍貴文物近千件。在三星堆祭祀坑出土的上千件青銅器、金器、玉石器中，最具特色的首推三四百件青銅器。其中，一号坑出土青銅器的種類有人頭像、人面像、人面具、跪坐人像、龍形飾、龍柱形器、虎形器、戈、環、戚形方孔璧、龍虎尊、羊尊、瓿、器蓋、盤等。二号坑出土的青銅器有大型青銅立人像、跪坐人像、人頭像、人面具、獸面具、獸面、神壇、神樹、太陽形器、眼形器、眼泡、銅鈴、銅挂飾、銅戈、銅戚形方孔璧、鳥、蛇、雞、怪獸、水牛頭、鹿、鲶魚等。
其中金杖長142厘米，重780克，全用純金皮包卷而成。杖上刻有人像高181厘米，座基79厘米，總高度達260厘米，重約300餘斤。它是世界上出土年代最早、體型最大的一件青銅器。青銅神樹高350厘米，樹上挂有許多飛禽走獸、鈴和各種果實，是古代巫師們專用的神器。另外還出土有青銅頭像40餘種，面具10餘件。三星堆這批前所未有的珍貴文物的發現把古蜀國的文明史向前推進了1500年，因此在世界考古學界引起了轟動。
三星堆遺址出土陶器以高柄豆、小平底罐、鳥頭形把勺爲基本組合定式，其中還有瓶形杯，它是三星堆出土的很有地方特色的器物，它被做成喇叭口、細頸項，圓平底，很像今天我國北方地區用來燙酒的陶瓷酒瓶，與日本人喝清酒用的酒瓶極爲相似。陶在遺址也有較多發現，頗具特色，一般高三、四十厘米，下部爲三隻袋狀足，中間是空的，可加大容量，一般認爲它是用來溫酒器物，其玉石器則以祭天禮日的璧、璋爲多，尤其是号稱“邊璋之王”的玉邊璋，其殘長達159厘米，厚18厘米，寬22厘米，其加工精美，棱角分明，其器身上刻有紋飾，這麽大件精美玉器，在中國内現有的考古發現中僅發現這一件。
在三星堆的兩個祭祀坑發掘中，還出土了共計80多枚象牙，它的來源和作用在學術界有多種觀點，有的認爲是通過貿易而來，有的認爲在遠古川内的生态環境适合大象的生存，其證物主要是在當地發現大量的半化石狀烏木，單體巨大。但無論其來源怎樣，都可以認爲它是統治者财富的象征。
三星堆出土的青銅器，有造型各異青銅人頭像，出土時面部均有彩繪，而且在耳垂上穿孔，用以挂戴耳環耳飾，看來我們的先人很愛美的。除了這些青銅造像外，還有許多用祭祀的尊、等，有形态各異的各種動植物造型，其中被譽爲寫實主義傑作的青銅雞、有在中國範圍内首次出土的青銅太陽形器等一大批精品文物。它們皆與中原文化有顯著區别，這表明三星堆文化不僅是古蜀文化的典型代表，亦是長江上遊的一個古代文明中心，從而再次雄辯地證明了中華文明的起源是多元一體的。
三星堆文物還填補了中國考古學、美學，曆史學等諸領域的重要空白。使得世界對中國古代文明需重新評價，三星堆文物中，高達395米、集“扶桑”“建木”“若木”等多種神樹功能于一身的青銅神樹，其共分三層，有九枝，每個枝頭上立有一鳥，它不是一般意義上的鳥，而是一種代表太陽的神鳥。被譽爲銅像之王的青銅立人像、有面具之王美譽、作爲“縱目”的蜀人先祖蠶叢偶像的青銅縱目面具，長達142米、作爲權杖法杖的金杖，其器身上刻有精美和神秘的紋飾，兩隻相向的鳥，兩背相對的魚，并在魚的頭部和鳥的頸部壓一隻箭狀物，同時有充滿神秘笑容的人頭像。器身滿飾圖案的玉邊璋以及數十件與真人頭部大小相似的青銅人頭像，俱是前所未見的。
兩坑出土器物的種類，除部分中原地區夏商時期常見的青銅容器、玉石器和巴蜀文化遺址常見的陶器外，大多是過去從未發現過的新器物，如青銅群像、青銅神樹群、青銅太陽形器、青銅眼形器、金杖、金面罩等。兩坑出土器物不僅數量巨大，種類豐富，文化面貌複雜、新穎、神秘，而且造型奇特，規格極高，制作精美絕倫，充分反映了商代蜀國高度發達的青銅鑄造技術、黃金冶煉加工技術、玉石器加工技術以及獨特的審美意識和宗教信仰。
一、二号祭祀坑既是整個三星堆遺址的精華所在，同時又代表了古蜀文明之最高成就。它們的發現，對研究中國巴蜀地區青銅時代的曆史提供了罕見的實物資料，填補了中國青銅藝術和文化史上的一些重要空白，極大地改變了人們對于商代四川盆地社會發展水平的傳統認識，必将引起人們對中國古代文明起源和早期發展曆程的重新審視，在中國考古學研究課題上具有不可替代的地位。