1기만이 발견되었고, 1977년 대청댐 수몰지구 유적발굴조사의 일환으로 충남대학교박물관에서 발굴하였다.
금강의 작은 지류인 주안천(周岸川)이 흐르는 동면 지역은 대청댐 수몰지구 내에서 가장 넓은 평야를 이루는 곳이다. 고인돌은 높이 225m의 꾀꼬리봉으로부터 내려오는 산록의 경작지대에 있다.
비교적 얇은 자연석으로 된 덮개돌[上石]은 길이 2.6m, 너비 2.4m, 두께 약 45㎝의 규모로서, 장축(長軸)이 10° 편북서향(偏北西向)으로 지표면에 바로 놓여 있었다. 외견상 남방식(뚜껑식) 고인돌의 형태를 보이고 있었다.
고인돌은 서쪽에서 보면 덮개돌이 조금 지상으로 들린 것 같은 외관을 나타낸다. 그 뒷면 중앙에는 조선시대의 것으로 보이는 송씨 문중의 비석이 얹혀져 있었다.
한편, 덮개돌 윗면에서는 지름 5㎝ 내외의 작은 구멍인 성혈(性穴)이 확인되었다. 그 위치는 각각 북변(北邊)의 3개와 동남쪽 구석의 1개로 되어 있다.
덮개돌 아래에는 동서 길이 2m, 남북 너비 1.5m 정도의 범위로 30∼40㎝ 크기의 석괴(石塊)들이 무질서하게 쌓여 있었다. 하부의 돌덧널[石槨]은 파괴가 심하긴 하나, 규모가 대략 길이 1.2m, 너비 0.4m, 깊이 0.3m 가량되고, 네 벽은 두 겹 정도로 쌓은 사실을 파악할 수 있었다.
돌덧널의 장축은 덮개돌과 마찬가지로 동서방향이었다. 바닥은 아무런 시설도 없는 흙바닥이었다. 내부에서 출토된 유물은 한 점도 없었다.
사성동 북쪽을 흐르는 금강의 대안(對岸)인 충청북도 청주시 상당구 문의면 가호리지역에서도 과거 여러 기의 돌널무덤이 발견되었고, 대청댐 수몰지구 발굴조사에 참여했던 충북대학교박물관에 의해 2기의 고인돌이 조사된 바 있다. 따라서 이 지역 일대는 청동기시대 소규모의 집단이 거주하던 문화지역이었음을 알 수 있다.