Theo đó, trong 2 năm 2020-2021, Viện Khảo cổ học và Trung tâm Bảo tồn Di sản Thành nhà Hồ đã tiến hành 6 hố khai quật với tổng diện tích 25.000m2. 

Cuộc khai quật đã phát hiện được 4 cụm dấu tích có niên đại thời Trần - Hồ, 2 cụm kiến trúc thời Lê sơ, một cụm kiến trúc thời Lê Trung Hưng... Trong đó, dấu tích kiến trúc thời Trần - Hồ được phát hiện tại các hố khai quật ở khu vực trung tâm (nền Vua), khu vực Đông Nam và Tây Nam trong phạm vi khoảng 16.000 m2 với nền móng cổng, hành lang bao quanh, lối đi... tạo nên không gian được coi là khu vực chính điện của Thành nhà Hồ. Các kiến trúc chính này kết cấu với nhau theo kiểu hình chữ vương, chữ nhị và chữ công.

Tại cụm kiến trúc phía Đông nền Vua, xuất lộ hai cụm dấu tích kiến trúc với kết cấu móng cột gia cố, phân bố đều nhau và trong phạm vi rộng lớn. Cụm kiến trúc phía Bắc, phía Nam và phía Tây xuất lộ kiến trúc nhiều gian, nhiều vì, mỗi vì hai cột... Các nhà khảo cổ còn tìm thấy nhiều dấu tích thời Lê sơ và Lê Trung Hưng nằm xen lẫn, chồng lấn với kiến trúc thời Trần Hồ như gạch vồ, ngói âm dương...

Theo nhận định của các nhà khảo cổ học, cuộc khai quật quy mô lớn lần này đã thu được nhiều kết quả khả quan, giúp xác định dấu tích kiến trúc độc đáo, có quy mô lớn nhất cho đến nay trong lịch sử nghiên cứu kiến trúc cổ truyền Việt Nam ở khu vực trung tâm Thành nhà Hồ. Đây là dấu tích chính điện cổ nhất trong lịch sử kinh đô Việt Nam được phát hiện cho tới ngày nay.

Theo Chủ tịch Hội khảo cổ học Việt Nam Tống Trung Tín, đây là cuộc khai quật lớn nhất lịch sử khảo cổ học Việt Nam tính về diện tích trong một lần khai quật. Việc phát hiện trên 20 đơn nguyên kiến trúc các thời kỳ trong lịch sử đã khẳng định các giá trị nổi bật toàn cầu của Di sản Thế giới Thành nhà Hồ. Ngoài ra, giới nghiên cứu xác định tổ hợp kiến trúc phía Đông Nam khá hoàn chỉnh được tương truyền là Đông Thái miếu thờ tổ tiên nhà Hồ. Cuộc khai quật cũng cho thấy lòng đất Thành nhà Hồ còn tiềm ẩn nhiều di tích kiến trúc.

Trên cơ sở kết quả khai quật, các nhà nghiên cứu đề xuất với UBND tỉnh Thanh Hóa và ngành liên quan cần sớm lập quy hoạch nghiên cứu tổng thể, chuyên sâu, xây dựng kế hoạch bảo tồn và bảo vệ toàn vẹn khu Di sản theo đúng các Công ước Quốc tế đối với một khu Di sản thế giới. Đồng thời, trên cơ sở xây dựng quy hoạch nghiên cứu, bảo vệ, bảo tồn và phát huy giá trị, cần từng bước nghiên cứu một cách lâu dài, dần dần sẽ phát lộ toàn bộ mặt bằng kiến trúc cung điện của Di sản Thành nhà Hồ, từng bước xây dựng kế hoạch phục dựng, khôi phục, bảo vệ cảnh quan, đa dạng hóa giải pháp bảo tồn, từng bước biến Di sản Thành nhà Hồ trở thành một trong những di sản văn hóa có giá trị nổi bật nhất của Việt Nam có sức thu hút mạnh mẽ đối với công chúng trong nước, thế giới. 

Di sản gowin99 thế giới Thành nhà Hồ nằm trên địa bàn hai xã Vĩnh Tiến và Vĩnh Long (huyện Vĩnh Lộc, tỉnh Thanh Hóa). Trải qua hơn 600 năm tồn tại, hầu hết các công trình kiến trúc bên trong Hoàng thành đã bị phá hủy. Ngày 27/6/2011, tại phiên họp lần thứ 35 của Ủy ban Di sản thế giới thuộc Tổ chức Giáo dục, Khoa học và gowin99 Liên hợp quốc (UNESCO) diễn ra tại Paris, Thành nhà Hồ được công nhận là Di sản gowin99 thế giới.