三星堆遗址祭祀区考古发掘是国家文物局“考古中国”重大项目《川渝地区文明进程研究》的实施内容之一。从2020年3月启动发掘至今，已经初步摸清祭祀区的分布范围和内部格局，并新发现6个“祭祀坑”，目前K3、K4、K5、K6已经结束野外发掘工作，K7、K8发掘工作也已过半。
四川省文物考古研究院秉持“课题预设、保护同步、多学科融合、多团队合作”的工作理念，联合以中国社会科学院考古研究所、北京大学考古文博学院为代表的国内39家科研机构、大学院校以及科技公司，共同开展三星堆遗址祭祀区尤其是新发现六座“祭祀坑”的考古发掘、文物保护和多学科研究等工作。
通过发掘，明确包括1986年发掘的一号坑（K1）和二号坑（K2）在内的八座“祭祀坑”均位于一个与东北侧三星堆城墙大致平行的呈西北—东南走向的长方形黄褐色纯净粉沙土（发掘区第⑤层）范围内，亦即疑似的祭祀区。在祭祀区内不见与“祭祀坑”同时期的其他居住遗存，只有8座“祭祀坑”、小型圆形祭祀坑、矩形沟槽以及出土有与“祭祀坑”同类埋藏文物的灰沟和大型建筑。
8座“祭祀坑”中除了K1和K2疑似开口于⑤层下之外，其余均直接开口于③层下，K3打破第⑥层，K4打破第⑦层，K5至K8打破第⑤层，其中K6打破K7。根据上述层位关系，结合K3填土出土陶器、K4埋藏陶器、K4测年结果，以及目前已经明确的K2、K3、K7、K8出土文物可以拼对复原的现象综合判断，K1、K2、K3、K4、K7和K8的年代为距今约3200年至3000年，大致相当于晚商殷墟四期，K5和K6年代稍晚，大致相当于西周早期。
8座“祭祀坑”的平面形制可分为宽长方形、窄长方形和近似方形三类，K8面积最大，将近20平方米，K5和K6分别仅有3.5平方米和4.1平方米，面积甚小。除了K5和K6所有“祭祀坑”的方向均非正南北向，大致呈东北—西南向（K1、K2、K3、K4、K5）或者西北—东南向（K6、K7、K8）。
各坑的埋藏堆积，除了K5和K6相对简单，在填土堆积之下只有一层埋藏文物之外，其余几个大坑相对较为复杂，不过最底层都是埋藏的各类文物，其上埋藏象牙。
K3在填土之下、象牙之上的东北角倾倒一堆灰烬。K4则在象牙之上由东南角倾倒一层平均厚达30厘米的灰烬，在灰烬和填土之间的东、西局部区域还填充有夹杂红烧土颗粒的黄褐色粉沙土。
K8堆积最为复杂，先是埋藏众多大小不一、质地各异的文物，之后埋藏大量象牙，再之后于南、北两侧填充夹杂红烧土块的黄褐色粉沙土，之后铺满整坑灰烬，再之上填充夹杂大块红烧土和“石磬”碎块的黄褐色粉沙土，最后填土掩埋。以上几座大坑不同埋藏堆积层之间并无明确界限，部分象牙实际上也混杂在各类文物之中，如K3、K8，而K3还有几件铜器显然是象牙埋入坑之后才入坑的。K3、K4和K8的灰烬也并不单纯，包含烧土颗粒以及较多细小文物或大型文物的残片、构件。
截至目前，6座新发现“祭祀坑”已经出土编号文物11000余件，而近完整器超过2400件，其中铜器870余件、金器510件、玉器450余件、石器120余件、陶器13件，另提取完整象牙400余根。
要文物包括金面具、鸟形金箔饰、铜顶尊跪坐人像、铜扭头跪坐人像、铜立人像、铜人头像、铜面具、铜尊、铜罍、铜“神坛”、铜龙、铜网格状龟背形器、玉璋、玉戈、玉凿、神树纹玉琮、玉器座、玉刀、石戈、陶矮领瓮、陶尖底盏、丝织品残痕、象牙雕、海贝等，部分文物从造型、纹饰来看，均为此前所未见。
本次对于三星堆遗址祭祀区的考古发掘，意义重大而深远：第一，新发现的前所未见的遗迹和文物，进一步充实了三星堆遗址的文化内涵；也将促进关于三星堆遗址及古蜀文明的祭祀行为和祭祀体系研究，弥补以往在这方面的探索和研究的缺陷和空白。第二，进一步阐释“古蜀文明是中华文明重要组成部分”的基本认识。1986年发掘的一号、二号坑中出土大量文物，兼有古蜀文明、中原文明和国内其他地区文化的因素，表明古蜀文明是中华文明的重要组成部分，本次发掘的若干新器物，如K3出土的顶尊跪坐铜人像和铜圆口方尊、K4出土的玉琮和丝织品、K5出土的金面具和象牙雕刻等，进一步夯实了这一认识。第三，运用“课题预设、保护同步、多学科融合、多单位合作”的新理念。本次考古发掘以及其中创新使用的现代化多功能保护大棚、恒温恒湿考古发掘舱、现场应急保护实验平台、多功能考古发掘操作系统、远程控制系统、24小时不间断拍摄系统等，必将对中国考古学学科发展、工作方法和科技考古等方方面面形成积极深远的影响。第四，系统展现了中国丰富多彩且悠久灿烂的古代文明，是坚定文化自信、建设文化强国的重要源泉。