从2000年8月到2002年10月，由南京博物院、泰州市博物馆、姜堰文物管理委员会组成的考古队，对天目山遗址进行了两次考古挖掘，共开探方、探沟41个，发掘面积1167平方米，发现了一座属于西周时期的城址。

作为“世界十大田野考古发现”之一的陕西石峁古城，在城墙中插入了许多珍贵玉器，旨在祈求城墙牢固不倒。而远在江海之滨的天目山古城，在当年筑城时也在城墙中嵌入了一座祭祀性质的小孩墓葬和一只陶罐，这也似乎寓意着是在用人祭的方式，来祈求城墙固如金汤、保佑子民免受敌国战乱和野兽侵扰。夯土10万方筑起“精品工程”，城墙当年最高处离地近10米。中国古代城墙一般是用土做的，用夯土打实、夯实筑成，一层一层地打，每层打到十五厘米的厚度。砖的发明是在后来的战国时代，所以，江淮平原当年筑城也只能用土。

天目山古城墙是就地取材用当地的黄土夯筑而成。环城开挖的一圈河道，就自然成为了城墙四周的护城河了。

依据考古挖掘判断，该城址分为内城和外城，外城外侧有环城河道，外城墙目前仅发现东、北、西三侧，南侧城墙由于目前可发掘的地区所限，同时外城被破坏比较严重，尚难确定是否存在。

遗址北、东两侧的环城河道为现存的老姜溱河。西侧的环城河道已被湮埋，通过发掘已揭示出该河道。南部的河道，目前尚难确定是否为现在的老姜溱河。

现存外城墙仅存基槽部分，基槽为倒梯形。现存内城墙的下部断面为等腰梯形，两侧坡度约45度，不同部位的墙根宽度有一定差异。东北侧城墙的底部宽约20米，现存城墙高约1米。

依底宽和坡度推测，当年始建时的城墙远远超过现存高度，但上限不超过10米。所以，万历《泰州志》所载“高二丈余”当可信。

剖面同时显示，城墙为平地堆筑，堆土层面的形成顺序为自河边向城内渐晚，先后堆土各层次均呈坡状倾斜。城墙堆土较硬较密，应经压实加工，但未发现夯窝痕迹。

难以想象，在没有挖土机、起重机的那个遥远年代，手无寸铁的天目山先民凭借石锹、石铲等简陋的工具来挖土、筑城，为了把城墙做得坚固耐久，他们用手或者石制工具扒土装筐，挥槌打桩，举夯压土。每一筐泥土上墙，每一寸墙体增高，都凝聚着他们的血汗。手起泡了、长茧了、戳刺了、流血了，他们硬是用十指连心的双手垒起了这座天目山古城。

城墙巍巍皆由土，城池深深全因水，历经3000多年，墙体中竟没有后来草木的根茎钻入。一框框泥土夯起来的城墙竟如此坚固，这让现代人都赞叹不已。

经粗略推算，天目山城墙用土量超过10万立方米之多。工程如此浩大，质量如此过硬，可谓是经得起历史检验的精品工程，这可谓是天目山先民的一个伟大创举。