北宋東京城是中國古代的著名都城之一。公元960年，宋太祖趙匡胤建立了北宋王朝，定都開封。經過北宋九帝168年的營建，使東京城不僅成為當時全國政治、經濟、文化中心，而且一度成為「人口上百萬，富麗甲天下」的國際大都會。然而，由於歷代兵燹和黃河水患，使這座都城遭到了極大破壞，漫漫黃沙將其深深淤沒於地下數米之深，北宋東京城由此成了「千古之謎」，人們只能通過古代史籍的描述來追憶它昔日的輝煌。
1981年5月，開封市龍亭公園為籌建一處新的旅遊景點，擬在潘湖（龍亭東湖）中部堆砌一座假山。當湖水抽乾後，推土機在清理北中部湖底淤泥時，意外地發現淤泥下有大片古代建築遺蹟。由於該區域一直被史學界懷疑為北宋皇宮遺址範圍，一直密切注視工程進展的開封市博物館立即通知工地停工，並及時上報河南省文物局。
國家文物局和河南省文物局對此高度重視，國家文物局副局長莊敏專程來開封察看，並落實發掘經費，著名都城考古專家馬得志等一批專家也雲集開封。同年秋，受國家文物局委託，由河南省文物研究所和開封市博物館聯合組成了開封宋城考古隊。
考古勘探工作從外城揭開序幕。外城，又稱新城、羅城，是北宋東京城的第一道城垣。據《宋史·地理志》和《東京夢華錄》等文獻記載：外城周長「四十八裡二百三十三步」，至宋神宗熙寧年間擴展至「周回五十裡一百六十五步」。
宋時的外城「其高際天，堅壯雄偉」，但靖康年間的兵燹，使外城遭到了極大破壞，城門樓櫓皆被焚燒。到了明代，外城已「僅餘基址，備防河患」。明末崇禎十五年（1642年）和清道光二十一年（1841年）兩次大的黃河水患，則使外城深深淤沒於地下數米之深。
外城遺址的測探工作首先從西牆開始。在此之前，開封市已進行了大量的考古調查，得知開封西郊鄉的一些村名與外城有關，同時一些地段殘垣埋藏較淺。
根據史料記載，東京城東南有一汴河東水門，即張擇端《清明上河圖》中所繪的那座城門，因為汴水經此流至揚州，故該門俗稱「楊州門」。工作人員在考古調查時，發現在開封城的東南方有一楊正門村，據傳該村的名稱是由宋時的楊州門演變而來。聽村裡老人講，民國初年，在村西不遠處仍有「土城」露在地面少許，但具體方位已記不清楚了。有了這一線索，工作人員到村西不遠處的一座大院內進行區域普探，在其下1.5-3米處發現了城牆夯土。宋外城的東南角就這樣發現了。
原來，正是因為外城城牆夯土特別堅硬，而其兩側的土質較為鬆軟，地基的沉降不一，就造成了城牆上地面建築的裂縫。全長近七公裡的外城南牆的準確位置被很快測定和探明出來。同時，東牆的大部分殘垣也依據該方法基本探明。在勘探過程中，在南牆和東牆又相繼發現了北宋東京城的正南門——南薰門和戴樓門、蔡河水門、汴河東水門和新曹門等諸多重要門址。
裂縫現象不僅為尋找宋外城城牆提供了蹤跡，而且也促進了坐落在宋城遺址上的開封城區的地下文物保護，使迅速發展的城市建設避免了不必要的損失，從而為古都的城市規劃提供了依據。由於開封城市建設遠遠超出了舊城區，人們又不了解地面下的宋城遺址埋藏，而工程前的地質勘探由於探孔間距較寬，很難發現地下城牆埋藏位置，所以許多建築物如廠房、學校、部隊營房、影劇院等往往建成後沒幾年就開始出現裂縫，裂縫有的寬達幾釐米，造成部分樓房變成危房或者報廢，甚至在有些居民住宅區高不及兩米的圍牆也出現了裂縫。
裂縫現象不僅存在於宋外城遺址範圍內，而且在開封舊城區的宋內城、皇城等遺址範圍內也有類似發現。曾有這樣一件事：80年代初，為迎接第六屆全國青運會的召開，上級撥款在舊城區北部修建了一座大型遊泳池。誰知遊泳池建成後不久，池底就開始漏水，滿滿一池水沒幾天就漏完了。開封市體委就委託考古單位進行勘探，原來，宋內城北牆遺址正好穿過遊泳池中部。有了這一教訓，市政府原準備在其西側投資數百萬元建造的開封體育館，因在擬建區域地基下探出了城牆遺蹟後，就將原基址北移數十米，以避開宋城遺址。經查，開封市有這種裂縫現象的大型建築多達上百處，這就引起了市政府的高度重視，專門下文規定，以後任何大中型建築物在施工前必須經過文物勘探。該項規定的下達，為開封地下的宋城等重要遺址的保護奠定了重要基礎，而且也大大增強了古城領導人和市民的文物保護意識。
不久，國家文物局副局長莊敏來汴觀察文物工作，得知這一重要發現後，連聲稱讚道：「這是一個了不起的發現，這種情況在全國還不多見。」
宋外城遺址的考古勘探發掘工作基本結束以後，開始難度最大的宋內城遺址考古發掘。宋內城和外城、皇城遺址相比，勘探難度最大。因為根據文獻記載，內城遺址地處人口稠密的開封舊城區，鱗次櫛比的建築和縱橫交錯的街道使考古工作很難開展。
更重要的是，該區域還有著難以逾越的三大困難：一是淤沙堆積厚。由於開封飽受歷次黃河水患，僅明、清兩代的淤沙堆積就厚達5-6米。二是遺址埋藏深。據測北宋文化層距地表深8-12米，其上還覆蓋著明代文化層、清代文化層和黃河淤沙，僅明、清文化層距地表分別深5米和3米左右。三是地下水位高。在開封舊城區，一般區域距地表深1.5-3米就開始出水，在龍亭附近僅0.8米深即開始出水。傳統的洛陽探鏟碰到上述難點就無法發揮作用，因而該區域一直被考古界視為「禁區」。
為了準確搞清內城的位置、範圍和殘存情況，工作人員翻閱了大量文獻資料，了解到金代末期金宣宗完顏御遷都開封期間，為抵禦蒙古軍隊的南侵，曾令宰相朮虎高琪將內城南、北牆向外擴展。因此推測，宋內城南、北牆的地面城牆在當時可能被剷平，最多只會保留地面下的城牆基礎，這無疑又給勘探工作增加了難度。經過勘探試驗，把埋藏在地下11米深處的內城北牆殘跡找了出來，證實金代末期曾將北牆剷平後向外擴展，所以該段城牆只剩下當時地面下的牆基部分。繼而又向其兩側延伸勘探，發現了內城北牆數百米的殘垣。在此基礎上，我們根據考古調查和古文獻的啟示，經過兩年的努力，探明了內城南、北牆的大部分地段和埋藏在今開封城東、西牆下的內城東、西牆遺址。
勘探表明：整個內城略呈正方形，南牆位於今開封市大南門以北300米左右的東西一線，北牆位於龍亭大殿北500米左右的東西一線，東、西牆基本上與現存的開封城牆東、西牆相重疊；四牆全長11550米，折合宋裡為20．63裡，與《宋史》等文獻記載的「周回二十裡一百五十五步」大致吻合，其周長較現存的明、清城牆略小。
北宋東京城遺址的考古勘探發掘，解決了學術界在宋城研究方面長期存在的一些問題。在此之前，人們只能依靠古代史籍對宋城進行研究，而古人對東京城千差萬別的描述，造成了史學界對一些問題的諸多爭議。據考古勘探實測，整個東京城的形制呈一南北稍長、東西稍短的長方形城池。另外，經考古發現的外城正南門南薰門遺址、內城正南門朱雀門遺址、古州橋遺址以及昔日宋皇宮範圍內的龍亭，正處於北宋東京城的南北中軸線——御街，其上正與今開封市區縱貫南北的中軸線相重疊。這表明自北宋以來的千餘年中，開封雖歷經劫難，但城市的中軸線一直未有大的變化，這種現象在中國古代都城發展史上是極為罕見的。同時，根據考古發掘和勘探解剖，證實了在開封民間廣為流傳的「開封城，城摞城，地下埋有幾座城」這條民諺是正確的，揭示了開封地下宋城遺址「城套城，城摞城」的奇特景觀。