1984年8月，大地湾遗址的大规模发掘暂时告一段落。1995年又进行了一次补充发掘。
从1978年开始发掘到1995年补充发掘工作结束，大地湾遗址共发掘出房址242个、灶址104个、灰坑和窑坑322个、墓葬79座、窑址35座、壕沟9条，累计出土陶器4147件，石器（包括玉器）1931件，骨器、角器、牙器、蚌器2218件，动物骨骼17000件。经14C年代测定，其最早遗存的年代距今7800年左右，最晚距今4800年，文化内涵包含大地湾文化，仰韶早、中、晚三期文化和常山下层文化。虽然中间略有缺环，但仍基本完整，从早到晚延续了大致3000年。
第一期为大地湾文化（前仰韶文化），距今7800年～7350年。
大地湾文化是迄今为止在渭河流域发现的最早的新石器文化，是我国新石器考古的重大发现。它的发现，为研究甘肃乃至整个西北地区新石器时代文化的发展建立了一个可靠的标尺，为中国文明起源研究提供了一个可贵的实例，同时对研究甘青、关中两个地区之间的文化关系具有特殊的重要意义。由于它比著名的西安半坡、浙江余姚河姆渡文化要早近千年，所以这一发现被学术界公认为我国考古研究的重大突破。一期出土遗存表明，大地湾原始先民发明了我国最早的彩陶，同时种植生产了我国第一批粮食作物——黍。
第二期即仰韶文化早期，距今6500年～6000年。
甘肃对仰韶文化的发掘始于大地湾。大地湾仰韶文化的发掘成果使甘肃是否存在仰韶文化遗存已不再成为疑问。考古工作者在这期文化遗存中既发掘出可称“陇原第一村”的较为完整的原始氏族村落，又发掘出土了大批绚丽夺目的彩陶，其中不乏艺术珍品，如各种情趣盎然的鱼纹盆以及将造型、雕塑、彩绘艺术和谐地糅合在一起的人头器口彩陶瓶等。这期遗存就其发掘面积、涵盖内容、学术研究价值来说，均可与著名的西安半坡遗址、临潼姜寨遗址相媲美。它的发现表明，以大地湾为中心的渭河流域也是仰韶文化的集中区，从而为仰韶文化多源说提供了论据。
第三期即仰韶文化中期，距今5900年～5600年。
大地湾仰韶文化中期，彩陶艺术达到鼎盛阶段。生动活泼的线条、变化无穷的图案以及造型与彩绘的完美结合，无不体现出原始艺术大师们精湛的制陶技艺以及对生活的热爱。这一期发现的考古资料虽不如二期、四期丰富，但与泾渭流域同期考古发现相比则是最为全面和系统的。它的发现初步确立了甘肃仰韶文化中期的界定标准，拓展了仰韶文化中期的研究空间，对于解决仰韶文化早、中、晚三期的演变过程以及西北地区各史前文化之间的关系等重大问题提供了准确可靠的依据。
第四期即仰韶文化晚期，距今5500年～5000年。
由于农业的发展，人口的剧增，此期的聚落迅速扩大到整个遗址区。山坡中轴线分布着数座大型会堂式建筑，其中F901大房址开创了我国宫殿式建筑的先河，其周围为密集的部落或氏族成员生活区。这是我国目前考古发现中绝无仅有的史前文化聚落。这期还发现在白灰地面上绘制的神秘古朴的地画。大地湾四期遗存的发现，为研究甘肃史前文化发展序列奠定了基础，同时也使人们认识到了重新审视甘肃境内仰韶文化与马家窑文化关系的必要性。
第五期即常山下层文化，距今5000年～4800年。
这是大地湾遗址第九区（最高处）发现的由仰韶文化向齐家文化过渡阶段的遗存。这类遗存因中国社会科学院考古研究所泾渭考古工作队1979年在甘肃陇东镇原县常山新石器时代遗址发现而得名。在渭河流域是首次发现。之后，又在秦安县其他地方也陆续发现了一批同类遗址。它的发现为探讨该地区仰韶文化的发展方向，为研究齐家文化的渊源提供了重要的启示和新鲜的资料。
大地湾遗址的发掘也只是打开了这座地下宝库的小小一隅。目前，发掘面积仅占到遗址总面积275万平方米的1．34％，但其出土文物之多，价值之高，内涵之丰富，均为我国新石器考古所罕见。因此，2000年，大地湾遗址被学术界评定为中国20世纪一百项重大考古发现之一。
