三十里铺古城址坐落在固原市原州区三十里铺村（三队）东南一俗称“城子梁”的峁坡上，北距固原市区约15公里，南至原开城乡政府所在地3公里，西靠银（川）平（凉）公路及清水河，东临瓦窑河和宝（鸡）中（卫）铁路，清水河和瓦窑河两股溪水在城北相汇。城址西南角台地理坐标东经106°16.080′、北纬35°52.495′，城址所居地势高程1892～1973米。
古城傍水依山，缘山阻涧，凭借山势而筑，南高北低，高差达80米有余，坐南朝北，平面大致呈“凸”字形，北部宽阔，地势平缓，愈南向坡顶城池渐窄狭，陡峭之感渐生。整座城池方向190度左右。垣体周长约1410米，面积近10万平方米。处在山体破面与峁顶上的城址墙垣保存较好，即城东墙、西墙的中南段与南墙现呈厚大的垄坎状，杂草丛生，而东墙、西墙的北段及北墙处于平地，由于经年耕地等因素，毁失较重。城内地势自北而南、由低至高大体分三级：第一级为坡地，亦即全城的中北部区域，现呈若干层阶梯状农田，东西近300（北）～160（南）米，南北300米左右，高程1892～1920米，坡度较缓；第二级台地，东西120（北）～80（南）米，南北65米，高程1950米；第三级台地见方80米，高程1960米左右。二、三级台地面尚平坦。相对应于这三级台地城内由此亦可分三部分。现城址内外较平处为耕地梯田，坡面、台地与山顶是荒山育林带。
缘由银（川）武（汉）高速公路同（心）沿（川子）段将在此城西侧穿过，2003年9、10月期间，宁夏文物考古研究所对该城址进行考古勘察，铲探了古城周垣、马面、角台、门址及垣外壕沟等情况（城内布局因时间短未及探查），实测了城址平面图。铲探沿城垣内、外部与墙垣垂直方向布孔，孔距1米，行距5、10、20、25米不等。兹将各部分勘探结果予以分述。
城垣分北墙、东墙、南墙、西墙及城内第二台地北缘的东西向夯墙与第三台地北缘的东西向夯墙共计六道。墙体横截面梯形。其中北墙中部偏西处开全城唯一对外的一座北门，城内第二台地和第三台地北缘的两道东西向夯墙中部均辟门；北墙门址两侧各有一座马面，东墙有6座马面，南墙中部一座马面，西墙有7座马面。这些墙体所涉马面、门址及城址墙垣四折角处的角台等状况后文另集中分述。
1.北垣墙体。北墙东西长约320米（含门址夯土台基），墙基宽9.5～14米，墙体残高4.6～6.9米，顶部残宽1～5.5米。墙体方向101度。以墙体中部偏西处的门址为界，分东、西两段，北门东侧至城址东北拐角（角台）为东段，北门西侧至城址西北拐角为西段。
北墙东段长162.5米，基宽9.5～12米，墙体残高4.6米，残存顶部最宽处5.5米左右。现存顶部高出墙体内侧现地表1米余，高出墙体外侧现地表2.8米左右。按东段墙体内、外两侧的探查情况，墙基距现地面深1～1.8米，在墙基内外侧的一些地方，距现地面2米或2.3米或2.9～3.1米等深处，发现有踩踏面，踩踏活动面层理结构明显，厚0.02～0.03米或0.05米或0.06～0.1米不等，其下为五花拢土。
北墙西段长112.5米，基宽14米不等，墙体残高5.7～6.9米，顶部残宽1～2.8米。现存较高的垣顶部高出墙体内侧现地面2.2米，高出墙体外侧现地面4.5米。依西段墙体内、外两侧探查情况，外侧墙基距现地面深1.2～1.8米，内侧墙基距现地面深1.2～2.4米；在墙基内侧距现地面2.1米和2.7米深处探查到部分踩踏面，其层理相当明显，质硬，厚0.06～0.1米。
2.东垣墙体。东墙南北长约555米，曲折大体呈“S”形，墙基宽8～20米，墙体残高4.5～11.4米，现存顶部残宽1～5.4米。墙体方向190度（北部）和234度（南部）左右。以墙垣中部偏北而向西转折处为界分为南、北两段，南段墙体筑于山坡，北段墙体多处平地；东墙南端高程1973米，北端高程1893米左右，高差80米。
东墙南段沿山势夯筑，墙体自南而北约50度低斜且向西内弧，大致为西南—东北走向，长约325米，墙基宽8～20米，墙体残高4.5～11.4米，顶部残宽1～5.4米。南段的中北部墙体顶部残宽3.8米，高出墙体内侧现地面9.3米，高出墙体外侧的现地面10.2米；南段的稍南部墙体顶部残宽5.4米，高出墙体内侧现地面6.4米，高出墙体外侧现地面7.8米；南段的南部墙体顶部残宽1～2.3米，高出墙体内侧现地面2.5米，高出墙体外侧现地面7.5米。南段墙基外侧夯土距现地面深1.2～2.3米，夯土厚0.1～1.2米，又在墙基外侧距现地面1.2～1.4米深处，发现部分踩踏活动面，踩踏面厚0.03～0.05米，质较硬，层理明显。
东墙北段建在比较平坦的地势上，南北较直，长约230米，墙基宽10.5～17米，墙体残高4.7～8.9米，现存顶部残宽1.6米左右。墙体多颓圮。残存顶部高出墙体内侧现地面1.5～1.9米，高出墙体外侧现地面4～5.4米。以暴露在地表以上的墙体观察，夯土墙夯层明显，土质致密坚硬，土色为黄褐、灰褐色两种，夹杂较多碎石渣颗粒，夯层厚0.05～0.2米，夯窝密实呈圆形圜底，窝径0.04～0.06米。经探查，越近墙体（中部）其夯土的开口距现地面越浅，墙基内外侧夯土开口距现地面较深。墙基内侧夯土距现地面深0.4～3.1米，夯土厚0.1～2.8米；墙基外侧夯土距现地面深0.5～3.5米，夯土厚0.1～3.1米。
3.南垣墙体。南墙筑在山巅，高程1971～1973米，保存状况最好。墙垣平直，东西长约115米，墙基宽约19米，墙体残高约8.4米，现存墙顶面残宽5.7米左右。墙体方向约286度。现存墙顶部高出墙体内侧现地表约4.8米，高出墙体外侧现地表约6米。
依南墙内、外侧所探查的探孔情况，南墙内侧墙基开口多距现地表深1.4～3.5米，夯土厚0.1～2.6米，夯土为五花土和黄土，质硬，夯层清晰，夯窝较显；在南墙内侧附近所查探孔中，局部发现距现地表1.7米深处见踩踏面，厚0.02～0.03米，还距现地表2.1米深处所见踩踏面，厚0.03～0.05米。南墙外侧墙基开口从西至东深浅不一，东、西部深，中部浅，分别距现地表深西部为1.1～2.4米、中部为0.7～1.4米、东部为2～2.3米；在墙体东南部外侧距现地表1.2～1.4米深处见踩踏活动面，厚0.03～0.05米，土色棕褐色，质较硬，层理结构明显。
4.西垣墙体。西墙曲蜒大体呈东南—西北走向，方向197度左右。南北长475米，墙基宽7.6～14.6米，墙体残高5.1～8.8米，现存顶面残宽1～4.6米。墙体从南向北成40度左右低斜，倾斜度较东墙南段为缓，其南端高程1971米，北端高程1899米，高差72米。为便于叙述西墙各部勘察情况，将墙体大致均分为北段、中段、南段三部分，北段筑于平坦地势，中段、南段依伏山势夯筑于山坡斜面。
西墙北段毁失甚重，现基本与城内北部坡地连成一片。通过铲探，这段墙基宽7.8～10.4米，残高5.1米，残顶部宽1～2.5米。现存墙顶部最高处高于墙体内侧现地面1.1米，高于墙体外侧现地面2.7米。墙体内侧墙基距现地面深1.2～2.8米，外侧墙基距现地面深0.8～2.2米，夯土为棕褐色和五花夯土，质很硬，夯层明显。在墙内侧距现地面3.1米深处发现有厚0.03～0.06米的踩踏面，浅灰褐色土，较硬。
西墙中段偏北部墙体基宽13～14.6米，残高7.3米，残顶部宽约2米。现存墙顶部高于墙体内侧现地面7.3米，高于墙体外侧现地面5米左右。墙体内外侧墙基距现地面深0.3～2.5米，夯土主要是五花夯土和灰褐色夯土，其次有浅黄色夯土。在墙体内侧附近距现地面1.3米、1.5米及2.4米等深处，均发现有踩踏活动面，活动面较硬，层理结构明显，厚0.06～0.08米，土色为浅灰褐色。
西墙中段偏南部墙体基宽7.6～14.5米，残高8.8米，残顶部宽2.2米。现存墙顶部高于墙体内侧现地面7.5米，高于墙体外侧现地面1.2米多。墙体内、外墙基距现地面深0.3～2.6米不等，夯土多为五花夯土，土色有浅灰褐、黄褐和浅黄色，质坚硬，夯层明显。在墙体外侧距现地面2.7米或3米深处发现厚约1米的踩踏面；墙体内侧附近亦发现部分踩踏活动面。
西墙南段墙体基宽9.4～10.5米，残高8.4米，残顶部宽1～4.6米。现存墙顶部高于墙体内侧现地面4.9～8.1米，高于墙体外侧现地面4.6～6米。墙体内侧墙基距现地面0.3～0.9米，夯土厚2.2米。墙垣夯筑在浅褐色土层之上，浅棕褐色土层较硬，厚0.4米左右，距现地面深约2.5米，此层下为原始黄生土，距现地面深2.9米余。墙体外侧墙基距现地面深0.8～1.9米，夯土厚0.5～2.4米，局部地点在距现地面1.9米左右深处发现泛浅红褐色踩踏面，厚0.03米。从西墙南段内侧裸露于外的墙体夯土面观察，现地面至地面以上0.5米之间的夯土土质较软，行夯较差，以土色为黄褐色和灰褐色土分层夯筑，夯土内夹杂碎砖渣、灰瓦片及较多黑木炭和红沙土碎粒，夯层厚0.06～0.13米，夯窝圆形圜底，窝径0.04、0.06米；距现地面0.7米以上夯土坚硬，土色灰褐色，夯层多0.1米厚。
5.城内第二级台地北缘东西向夯墙。墙体不显。经查此段墙东西长约96米，基宽8～12.5米，墙体仅剩的基部残高1.3米，现存墙顶部宽3.3～4.8米。墙体方向280度左右。墙体中部有12.8米的缺口，在缺口处距现台面2.4米深发现有踩踏面和残砖、灰瓦片，疑为门道。缺口把该墙分为东西两段。
东段东西长约37.5米，其东端已被蚀沟所毁。基宽8米，残墙顶部宽3.3米，其开口距现台面深1.1米。墙体内侧南面附近距现台面2.4米深处有踩踏活动面；墙体外侧墙基距现台面深2米左右，夯土坚硬质密，棕褐色土夹杂少量红砂土颗粒。
西段东西长46米，基宽8～12.5米，残垣顶部宽4.8米，其开口距现台面深1.5米左右。墙体内侧南面附近距现台面1.4米深处发现厚0.04～0.06米的踩踏面及石块、砖块；墙体外侧墙基距现台面深2.6米，夯土较硬质密，土色亦为棕褐色。
6.城内第三级台地北缘东西向夯墙。墙体也不显。经查探，该段墙东西长77.5米，基宽7～7.5米，墙体残高1.4米，现存墙顶部残宽5.4米左右，其开口距现台面0.8～1.8米深。墙体方向278.5度。墙体中部有宽12.5米的缺口，缺口处距现台面2.2米深发现踩踏面和灰瓦片、砖块，似亦应为门址。缺口把此墙分为东西两段，东段东西长约30米，西段东西长约35米。