古城四面环山,三面濒临牡丹江。唐玄宗天宝末年,文王大钦茂自旧国迁都到此,但贞元初又迁往东京龙原府。贞元十年(794年),成王大华玙迁还上京,此后一直作为首都,直至辽太祖耶律阿保机天显元年(926年)灭渤海。中国科学院考古研究所(后属中国社会科学院)于1963~1964年对此遗址进行了大规模的勘探和发掘,进一步探明了都城的形制和布局。
上京城的建制和规模完全是仿唐都长安城而兴筑的,分内城、外城和宫城三个部分,全城的平面呈长方形,外城周长17.5公里,城墙用石块砌筑,厚约2.4米,城外有壕沟。城的四面共有十门,南北两面各3门,东西两面各2门,对称分布。城内有东西向大街5条,南北向大街3条,均成直线;各条大街纵横交叉,将全城划分为许多规整的长方形区域,其间设坊;各坊有石砌的围墙,大多数坊仅两面临街。
内城在外城的北部正中,周长约2.5公里,城墙石筑,残高3米左右。
宫城在内城的中央,平面呈长方形,南北长约1390米,东西宽约1050米,周围绕有石墙,四面各开辟一个宫门。宫殿区在宫城的中央,现仅存有五重殿基,南北排列在中轴线上。前两殿为典礼和朝会之处,规模最大,殿基砌石,并装饰有石雕的螭头,地面铺印宝相花纹的方砖,石柱础上置绿釉陶的“柱座”;屋顶铺有灰瓦,兼用绿釉瓦,屋脊置绿釉鸱尾和兽头。后边的3座殿规模较小,应为寝殿,有炕道、烟囱等取暖设施。
宫城的东侧有禁苑遗址,其南有一个面积近2万平方米的池塘,北侧原有两个东西相对的亭子,还保存着当年的柱础石。池塘东西两侧有人工堆砌的假山以及一些楼台殿阁建筑的遗址。
渤海上京龙泉府遗址为研究渤海历史和唐代城市史、建筑史的重要实物资料。1961年3月,渤海国上京龙泉府遗址被国务院公布为第一批全国重点文物保护单位渤海国上京龙泉府遗址为AAAA级景点渤海国上京龙泉府遗址为全国重点文物保护单位。