三星堆遗址位于成都平原北部，总面积约12平方公里，三星堆遗址核心区域是一座古城，四周建有高大的城墙，其中东、西、南三面城墙迄今还大都保留在地表之上。
尽管部分区段在历史上已经遭到破坏，根据对现存城墙的勘探结果，仍然能够复原出城址的基本格局。城址面积约3.6平方公里。从三星堆古城的东、西、南三面城墙以及青关山、真武宫城墙，可以看出三星堆古城呈北窄南宽、南面微外凸的梯形，方向为南偏西，北依鸭子河，马牧河穿城而过，将古城分割为南、北两区。
三星堆古城包括三重城圈。第一重为月亮湾小城，第二重为三星堆城墙，第三重为南城墙。第一重城圈内分布着大型建筑区和手工业作坊区。第二重城圈为普通居民居住区。第三重城圈内分布有祭祀区。
三星堆古城的营建参考了自然山川走势，与成都平原的整体走向一致为东北——西南向。古城与河流关系尤为密切，甚至有马牧河穿城而过，一方面便于生产生活取水用水，另一方面又便于利用水路对外联系，体现出先进的城市营建思想。