발굴조사는 “고고학 야외조사 수행 순서에 대한 규정”(2007년 3월 30일자)에 따라 실시되었다. 발굴대상 구역의 선정에는 연해주 지역 발해문화의 표지유적인 이 성에 대한 다음의 당면과제들이 고려되었다.
불교 유구들과 사역에 포함되는 건축물들의 범위, 평면배치 상태 및 편년 연구, 전체적인 유적의 지형 및 부분적인 주거구역의 지형 연구, 서로 다른 건축면들에 속하는 행건건축물, 주거지, 다른 건축물 등의 조사 등이다.
발굴구역은 주로 기존의 발굴구역을 확장하는 방식으로 설정하였다. 이전 연도들의 발굴구역 번호를 고려하여 새로운 발굴구역에 번호를 부여하였다. 새로운 발굴구역들은 동서남북 방향으로 설정하였고, 망상의 미터 방안 선을 통해 구획하였다. 발굴조사는 일반적으로 인정된 과정을 통해 준비하였다. 레벨 측량에는 1980년도에 서문 가까이의 서벽 위에 세운 기준점을 기준으로 하였다. 기준점은 평면도에 표시되어 있다(도면 5).
발굴조사 시작 전에 발굴구역에 대한 제초 작업, 관목 제거 작업, 혹은 (발굴조사가 계속 이어질 경우) 전년도에 현장 보존 조치한 것을 제거하는 작업을 하였다. 발굴조사는 층위에 따라 실시하였으나, 층위들이 너무 두꺼울 경우에는 두께 5~10cm의 인공층으로 나누거나 혹은 상황에 따라 세부 정리조사를 하는 방식으로 조사를 진행하였다. 발굴조사 중 출토된 모든 유물들에 대해서는 층위와 인공층에 따라 평면도에 표시하였고, 사진 촬영을 하였다. 발굴구역 전체의 표면, 구덩이들의 단면, 대형 유구들의 단면, 발굴구역의 벽과 둑, 토층 등도 모두 실측 및 사진 촬영을 하였다. 토층의 색깔 표시에는 만셀라 색상표를 이용하였다. 모든 토층과 인공층, 토층 경계, 유구, 레벨이 차이가 나는 곳, 개별 유물, 고고학 유물 및 생태 유물 집적지, 목탄 시료 등에 대해서는 레벨 표시를 하였다. 개별 유물들은 평면도에 특정 기호를 사용하여 순서대로 번호를 부여한 상태로 표시하였고 또한 레벨도 기입하였다. 대량 유물은 다른 특별 기호로 표시하였다(평면도 범례 참고 요망).
전체 발굴조사 중 확인된 다양한 유구들(재구덩이, 주거지 수혈, 경제 구덩이)의 내부 퇴적토 일부는 처음에는 구멍의 직경이 0.25mm인 체로 물체질하였고, 그 다음에는 구멍의 직경이 2mm인 체로 다시 물체질하였다.
야외조사의 조건에서 대부분의 개별 유물에 대해서는 유물 넘버링 작업, 실측, 보존처리, 사진촬영을 하였고, 또한 부분적으로는 고고학 자료들에 대한 손질과 분석도 실시하였다.
발굴조사 전 기간동안 고고학 유물과 생태 유물에 대한 출토지점(발굴구역, 층위, 방안, 유구 등등) 기입을 병행한 목록작성 및 야장 작업을 하였다. 대량 유물들도 층위, 인공층, 방안, 유구 등에 따라 수습하였고, 통계를 비롯하여 모든 방면에서 분석을 하였으며, 연구소의 연구실 조건에서 작업을 위해 모두 운반하였다. 전체 발굴조사 기간 중에는 방사성탄소연대 측정을 위한 시료, 목재 수종 분석을 위한 탄화 목재 시료, 포유류와 어류의 모든 뼈, 연체동물의 패각들, 다양한 분석을 위한 토양 시료들 등을 수습하였다.
고고학조사 전 기간동안 지구물리학적 방법을 이용하였다. 발굴조사 전에 지표면을 깨끗하게 정리한 발굴구획에서 망상의 미터 방안 구획에 상응하게 자기탐사를 실시하였다. 제44구역과 제45구역에 대해서는 지표면은 물론이고 각각의 인공층과 토층에 대해 0.5×0.5m 크기의 망상 방안에 따라 지자기탐사를 하였다.
모든 출토 유물에 대한 분석, 모든 고고학 및 생태 유물들의 마무리 손질 작업 등 나머지 작업들은 지구물리학자, 지질학자, 연체동물학자, 고식물학자, 동물고고학자 등의 도움을 받아 연구소 내에서 실시되었다.
발굴조사가 종료될 무렵에는 다음 해의 계속된 발굴조사를 위해 발굴구역들을 모두 현장 보존 조치하였다.