การศึกษาทางโบราณคดีที่เมืองโบราณพิชัย เป็นการศึกษาเกี่ยวกับพัฒนาการการอยู่อาศัยและการใช้พื้นที่ภายในตัวเมือง, ศึกษาถึงรูปแบบการก่อสร้างกำแพงเมืองและคูเมือง, ศาสนา, และความสัมพันธ์กับชุมชนภายนอก
ในการศึกษาโดยการสำรวจทั้งภายในตัวเมืองและรอบนอกตัวเมือง และขุดค้นทางโบราณคดีจำนวน 2 หลุม ขุดตรวจกำแพงเมืองอีก 1 หลุม จึงนำหลักฐานที่ได้จากการสำรวจและขุดค้นร่วมกับหลักฐานทางประวัติศาสตร์มาวิเคราะห์ปัญหาในข้างต้น
จากการศึกษาเมืองโบราณพิชัยพบหลักฐานทางโบราณคดีดังเช่น เครื่องสังคโลกจากแหล่งเตาเกาะน้อย เตาป่ายาง และเตาสุโขทัย เครื่องถ้วยจีนทั้งสมัยราชวงศ์หยวน ราชวงศ์หมิง และราชวงศ์ชิง หลักฐานทางโบราณสถานเจดีย์ประธานย่อมุมไม้สิบสอง วัดมหาธาตุ ศิลปวัตถุ เช่นพระพุทธรูปหลวงพ่อโต วัดหน้าพระธาตุ พระพุทธรูปสำริด วัดหน้าพระธาตุ
จากการวิเคราะห์หลักฐานทางโบราณคดีพบว่าเมืองโบราณพิชัยมีพัฒนาการอยู่อาศัยอยู่ในช่วงพุทธศตวรรษที่ 19 – 24 โดยแบ่งช่วงการอยู่อาศัยออกเป็น 2 ช่วงคือช่วงก่อนการสร้างกำแพงเมืองมีอายุร่วมสมัยสุโขทัย ช่วงการสร้างกำแพงเมืองสมัยอยุธยา โดยมีลักษณะการใช้พื้นที่ภายในตัวเมืองคือชุมชนแรกเริ่มจะมีการอยู่อาศัยบริเวณทางด้านทิศตะวันตกของเมืองติดแม่น้ำ และในสมัยอยุธยาจึงได้มีการขยายเมืองไปทางด้านทิศตะวันออกและก่อกำแพงเมืองและคูเมืองล้อมรอบเป็นหัวเมืองชั้นตรีมีขุนนางระดับพระยาปกครอง
ลักษณะของกำแพเมืองและคูน้ำจะมี 2 ชั้น กำแพงเมืองสร้างด้วยดินโดยการขุดดินจากคูน้ำขึ้นมาถมจนกลายเป็นคันดินกำแพงเมือง
พบร่องรอยการติดต่อสัมพันธ์กับเมืองพิษณุโลก สุโขทัยและศรีสัชนาลัย
To study the cultural development of ancient communities at Phichai and hoe the ancient people used the land inside Phichai, the structure of city wall and moat, religion and the relation with the other cities outside.
For the studying, I surveyed the space both inside and outside and excavated for 2 pits and 1 pit at the city wall. After that, I studied all archaeological evidences with the historical evidences to analyze the problem.
The important evidences from Phichai ancient town as Sungkalok wares from Koh Noi, Koh Yang and Sukkhothai kilns, Chinese celadon in Yuan, Ming and Ching dynasties, the pagoda in Sukkhothai period at Mahathat temple, Large Buddha image (Luang Por To Buddha) from Na Mahathat temple and the other Buddhas.
From analyzing all archaeological evidences, the developed time of Phichai town was in 14 – 19 A.D., being divided to be 3 times. The first one was before building the wall in Sukkhothai to Ayutthaya periods. The people used the western side of the town near river for living. The second one was in Ayutthaya period. The people in this time expanded the town to eastern side and built the wall and the moat. The Phichai town was governed by Praya, being the third level town in Ayutthaya period. The last one was in Thonburi to early Ratthanagosin periods.
There were 2 layers of the city wall and moat. The city wall was built from soil, from the moat.
There were the relational traces with Phisanulok, Sukkhothai and Srisutchanalai.
