- ค.ศ.1970 (พ.ศ.2513): แหล่งโบราณคดีเมืองโบราณโนนเมืองเริ่มเป็นที่รู้จัก โดยหน่วยศิลปากรที่ 7 ขอนแก่น (ในขณะนั้น) ได้สำรวจพบเป็นครั้งแรก จากการสำรวจพบใบเสมาทำจากหินทรายปักอยู่ในเขตเมืองโบราณและพื้นที่โดยรอบ นอกจากนี้ยังพบเศษภาชนะดินเผาจำนวนมากกระจัดกระจายตามผิวดิน

- ค.ศ.1982-1983 (พ.ศ.2525-2526): หน่วยศิลปากรที่ 7 ขอนแก่น (ในขณะนั้น) จึงได้ดำเนินการขุดค้นทางโบราณคดีจำนวน 7 หลุม ตั้งอยู่บริเวณกลางเนิน 3 หลุม และชายเนินด้านทิศตะวันตก 4 หลุม จากการขุดค้นพบหลักฐานทั้งโครงกระดูก เครื่องมือเหล็ก เครื่องประดับสำริด เศษภาชนะดินเผาเนื้อดินตกแต่งด้วยลายเขียนสี เป็นต้น

- ค.ศ.1991-1992 (พ.ศ.2534-2535): หน่วยศิลปากรที่ 7 ขอนแก่น (ในขณะนั้น) ได้รับงบประมาณการศึกษาและพัฒนาแหล่งโบราณคดีจากโครงการน้ำพระทัยจากในหลวงรัชกาลที่ 9 (โครงการอีสานเขียว) จึงได้ดำเนินการขุดค้นเพิ่มเติมอีก 6 หลุม รวมทั้งสิ้น 13 หลุม จากการขุดค้นหลักฐานทางโบราณคดีคล้ายกับการขุดค้นครั้งแรก จึงจัดทำหลังคาคลุมหลุมเพื่อจัดแสดงเป็นพิพิธภัณฑ์กลางแจ้งจำนวน 10 หลุม

- ค.ศ.2007 และค.ศ.2009: สำนักศิลปากรที่ 9 ขอนแก่น (ในขณะนั้น) ได้ดำเนินการจัดสร้างห้องน้ำ และห้องน้ำคนพิการ จึงได้ทำการขุดตรวจในบริเวณที่เป็นฐานรากอาคารจำนวน 10 หลุม ถังบำบัดน้ำเสียจำนวน 1 หลุมและบ่อซึม จำนวน 2 หลุม จากการดำเนินการขุดตรวจพบหลักฐานทางโบราณคดีอาทิ โครงกระดูก เศษภาชนะดินเผา แวดินเผา หินดุ เครื่องประดับสำริด อาทิเครื่องมือเครื่องใช้ทำจากเหล็ก เป็นต้น

- ค.ศ.2010 (พ.ศ.2553): สำนักศิลปากรที่ 9 ขอนแก่น ได้มีโครงการอนุรักษ์พัฒนาเมืองโบราณโนนเมือง เพื่อก่อสร้างอาคารคลุมหลุมขุดค้นหมายเลข 2, 4 และ5 รวมถึงฐานรากของทางเดินเชื่อมระหว่างอาคารหมายเลข 1 และ 5 เป็นจำนวน 50 หลุมนั้นพบหลักฐานทางโบราณคดีจำพวกเศษภาชนะดินเผา เบี้ย แวดินเผา กระสุน
และหินดุ เป็นต้น

- ค.ศ.2020 (พ.ศ.2563): สำนักศิลปากรที่ 8 ขอนแก่น ได้มีโครงการอนุรักษ์และปรับปรุงหลุมขุดค้นทางโบราณคดีเมืองโบราณโนนเมือง โดยมีการก่อสร้างอาคารจัดแสดงถาวรจึงได้มีการขุดค้นแบบโบราณคดีกู้ภัยขึ้น พบหลักฐานทางโบราณคดีอาทิ เศษภาชนะดินเผา และเครื่องมือโลหะ เป็นต้น

แหล่งโบราณคดีเมืองโบราณโนนเมืองเป็นเนินดินที่มีคูน้ำคันดินล้อมรอบ ๒ ชั้น เมืองชั้นในมีรูปร่างเกือบกลม เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 410 เมตร คูน้ำกว้าง 20 - 30 เมตร เมืองชั้นนอกลักษณะยาวรี เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 600 เมตร ปัจจุบันคูเมืองชั้นในยังมีสภาพสมบูรณ์อยู่ แต่คูเมืองชั้นนอกนั้นได้ถูกปรับเป็นพื้นที่เกษตรกรรม คงเหลือร่องรอยชัดเจนเพียงด้านทิศตะวันออก ตัวเนินสูงจากพื้นที่นารอบ ๆ ประมาณ 4 เมตร หรือสูงประมาณ 218 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง สภาพโดยรอบเป็นทุ่งนา มีบ้านเรือนราษฎรอาศัยอยู่เบาบางแต่มีชุมชนหนาแน่นอยู่ทางทิศเหนือห่างจากเมืองประมาณ 1 กิโลเมตร

สภาพบนเนินดินเป็นป่าโปร่าง มีไม้ยืนต้นขึ้นประปราย ปัจจุบันมีการสร้างอาคารถาวรคือ อาคารศูนย์ข้อมูลเมืองโบราณโนนเมือง อาคารจัดแสดงถาวร และอาคารถาวรคลุมหลุมขุดค้นหมายเลข 1, 2, 3, 4 และ5 เพื่อจัดแสดงพิพิธภัณฑ์กลางแจ้ง

จากการขุดค้นทางโบราณคดี สามารถจัดแบ่งลำดับพัฒนาการการใช้พื้นที่ได้ 4 สมัยดังนี้

สมัยที่ 1 เป็นชุมชนสมัยเหล็กกำหนดอายุราว 2,800 - 2,400 ปีมาแล้ว พบเครื่องมือเหล็ก เครื่องประดับทำจากสำริดและเปลือกหอย แวดินเผา หินดุ เริ่มมีประเพณีการฝังศพแล้ว

สมัยที่ 2 กำหนดอายุราว 2,155 - 1,780 ปีมาแล้ว มีลักษณะต่อเนื่องจากสมัยแรกแต่มีปริมาณโบราณวัตถุมากขึ้น แสดงให้เห็นว่าชุมชนเริ่มมีการขยายตัวขึ้น

สมัยที่ 3 เป็นสมัยวัฒนธรรมทวารวดี กำหนดอายุราว 1,655 – 1,400 ปีมาแล้ว พบโบราณวัตถุที่เป็นเอกลักษณ์ของวัฒนธรรมทวารวดี เช่น หม้อมีสัน มีการรับเอาพุทธศาสนาเข้ามาแล้ว เนื่องจากพบใบเสมาทำจากหินทราย และไม่พบประเพณีการฝังศพแล้ว สันนิษฐานว่าอาจใช้การเผาศพแทน พบลานดินเผาไฟสันนิษฐานว่าอาจเป็นลานสำหรับเผาภาชนะดินเผาขึ้นใช้เองในชุมชน

สมัยที่ 4 กำหนดอายุราวพุทธศตวรรษที่ 16 - 17 พบหลักฐานเศษภาชนะดินเผาจากแหล่งเตาในวัฒนธรรมร่วมแบบเขมรแต่มีปริมาณน้อย พื้นที่บริเวณแหล่งโบราณคดีโนนเมืองในสมัยนี้ สันนิษฐานว่าอาจมีการใช้พื้นที่อย่างเบาบางลงมากจนถูกทิ้งร้างในที่สุด

หลักฐานทางโบราณคดีที่พบ

จากประวัติการศึกษาทางโบราณคดีในพื้นที่แหล่งโบราณคดีเมืองโบราณโนนเมืองตั้งแต่ปีค.ศ.1970 (พ.ศ. 2513) จนถึงปัจจุบัน พบหลักฐานทางโบราณคดีสำคัญดังต่อไปนี้

1. โครงกระดูกมนุษย์ ที่มีการพบภายในพื้นที่เมืองโบราณแห่งนี้มากกว่า 20 โครง โดยมีรูปแบบการฝังศพแบบนอนหงายเหยียดยาว โดยมีลักษณะถูกมัดข้อมือ หัวเข่า และข้อเท้าก่อนฝังศพ อีกทั้งยังใช้เศษภาชนะ
ดินเผาปูรองขณะฝังศพ

2. ภาชนะดินเผา พบเป็นภาชนะดินเผาเนื้อดินเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งมีการตกแต่งทั้งแบบกดประทับ ขัดมัน รมควัน เขียนสี และขูดขีด อีกทั้งรูปทรงมีทั้งแบบหม้อก้นกลม อ่าง ชาม และพาน เป็นต้น

3. เครื่องมือโลหะ มักพบคู่กับโครงกระดูกมนุษย์ สันนิษฐานว่าเป็นอุทิศในพิธีปลงศพ ลักษณะของเครื่องมือโลหะที่พบอาทิ เครื่องมือเหล็กคล้ายสิ่ว เป็นต้น

4. เครื่องประดับ พบคู่กับโครงกระดูกมนุษย์สำหรับเป็นของอุทิศในพิธีปลงศพเช่นกัน โดยเครื่องประดับที่พบมักเป็นกำไลที่ทำจากทั้ง สำริด และเปลือกหอย นอกจากนี้ยังพบเครื่องประดับชนิดอื่นคือ ลูกปัด โดยมีทั้งลูกปัดที่ทำจากเปลือกหอย และลูกปัดจากหินมีค่าอย่างหินอาร์เกต ซึ่งการพบหินอาร์เกตอาจสันนิษฐานได้ว่ามนุษย์ในพื้นที่เมืองโบราณโนนเมืองมีการติดต่อกับชุมชนอื่นภายนอก

สำหรับการเดินทางไปยังแหล่งโบราณคดี เมืองโบราณโนนเมือง สามารถใช้ทางหลวงหมายเลข 12 หรือทางหลวงหมายเลข 228 มายังอำเภอชุมแพ เลี้ยวซ้ายข้างที่ว่าการอำเภอ ตรงไปประมาณ 1 กิโลเมตร จะพบแยกที่มีสระน้ำอยู่ทางซ้าย เลี้ยวซ้ายแล้วตรงไปอีกประมาณ 400 เมตร จะพบสามแยก เลี้ยวขวาแล้วตรงไปอีกประมาณ 2 กิโลเมตรจะพบสี่แยก เลี้ยวซ้ายข้ามสะพานข้ามคูเมืองจะถึงแหล่งโบราณคดีโนนเมือง โดยไม่เสียค่าบริการในการเข้าชม

ห้างหุ้นส่วนจำกัด ไพรลดา. รายงานเบื้องต้นการขุดค้นทางโบราณคดี แหล่งโบราณคดีโนนเมือง. กรุงเทพฯ : ห้างหุ้นส่วนจำกัด ไพรลดา. 2552.

ห้างหุ้นส่วนจำกัด สุรศักดิ์ก่อสร้าง. รายงานการดำเนินงานโบราณคดีโครงการอนุรักษ์และพัฒนาเมืองโบราณเมือง ตำบลชุมแพ อำเภอชุมแพ จังหวัดขอนแก่น. พระนครศรีอยุธยา : ห้างหุ้นส่วนจำกัด สุรศักดิ์ก่อสร้าง. 2553.