据学者推算，二里头都邑兴盛期的人口至少应在20000人以上。与此形成鲜明对比的是，史前时期大型聚落的人口一般不超过5000人，与二里头同时期的普通聚落的人口一般不超过1000人。人口如此高度集中于中心聚落（都邑）及近畿地区，在东亚地区尚属首见。
整个都邑已有明确的功能分区，分为中心区和一般居住活动区。中心区由宫殿区、围垣作坊区、祭祀活动区和若干贵族聚居区组成。宫殿区的面积不小于12万平方米，晚期筑有宫城，面积近11万平方米。这座始建于距今约3600多年前的宫城形制方正规整，它和它所圈围起的大型宫殿建筑，构成整个都邑的核心。虽然它的面积仅是明清紫禁城的七分之一左右（紫禁城的面积为72万余平方米），但它却是后世中国古代宫城的鼻祖。在宫城内已确认了两组大型建筑基址群，它们分别以1号、2号大型宫殿基址为核心纵向分布，都有明确的中轴线。这是迄今所知中国最早的中轴线规划的大型宫室建筑群。《吕氏春秋•慎势篇》中有古代国家“择天下之中而立国，择国之中而立宫，择宫之中而立庙”的说法。看来，这一理念，伴随着最早的“中国”王朝的崛起，在二里头时代已经出现。
最大的1号宫殿总面积达10000平方米，主殿坐北朝南，殿前是平整宽阔、四周围以廊庑和围墙的庭院，面积约5000平方米，可以容纳数千人甚至上万人。一般认为，1号宫殿应是统治者进行祭祀活动、发布政令的礼仪性建筑。
二里头大型宫殿建筑的布局结构，与西周时代青铜器铭文和《尚书•顾命》篇所提及的建筑结构基本一致。由考古发现与礼书记载的相似性，可知西周时代成熟的礼仪制度应即起源于此。而这套在象征君王无上权威的雄伟的宫殿中，定期召集臣下以强化从属关系的仪式，一直延续了3000多年，直到20世纪初叶清王朝覆灭。
有学者推测，面积巨大的1号宫殿基址，其夯土的土方总量可达2万立方米以上。仅就夯筑这一项计算，如果每人每天夯筑0.1立方米的话，就需要20万个劳动日。它的建筑工程应包括从设计、测量到下挖基槽、取土、运土、人工夯筑、垫石、筑墙到盖房等多种工序，再加上管理和后勤保障等多个环节，其所需劳动日当以数十万乃至百万计。
带有明确中轴线的建筑群格局，以及大型宫殿建筑的规模和结构，都显现出王都中枢所特有的气势。宫室建筑上巨大的用工量，昭示着政治和宗教权力的高度集中。
在宫殿区的外围，发现了纵横交错的都邑主干道网。已发现的四条大路垂直相交，宽阔平整。四条大路略呈井字形，显现出方正规矩的布局。这是迄今所知我国最早的城市道路网，它的布局与方位概念显现了二里头都邑极强的规划性，这是作为权力中心的“政治性城市”的显著特征。
中心区的道路网既是交通孔道，又起着分割城市功能区的作用。贵族聚居区位于宫城周围的道路外侧。中小型夯土建筑基址和贵族墓葬主要发现于这些区域。
绿松石器制造作坊和铸铜作坊都位于宫殿区以南。目前已发现了可能把它们圈围起来的夯土墙。这一有围墙圈护的作坊区应是二里头都邑的官营手工业区。
祭祀活动区位于宫殿区以北和西北一带。这里集中分布着一些可能与宗教祭祀有关的建筑、墓葬和其他遗迹。就目前已经掌握的情况看，其东西连绵约二三百米。
上述种种，无处不显示出王都所特有的气派。就目前的认识而言，延续了三千多年的中国古代王朝都城的营建规制，是发端于二里头遗址的。
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