2018년 국립가야문화재연구소(현, 국립가야문화유산연구소)에서 실시한 발굴조사에서 확인되었고, 2019년과 2020년에 걸친 발굴조사 결과, 성벽, 토루, 각종 건물지, 망루, 창고, 우물지 등의 시설물과 다양한 종류의 유물이 출토되었다.
함안 가야리 유적은 남쪽에서 북쪽으로 흐르는 신음천을 사이에 두고 남쪽에는 아라가야 함안 말이산 고분군[사적]이 위치하고, 신음천 북쪽인 가야리 유적의 동쪽에 남북 방향으로 뻗은 구릉에 남문외 고분군이 위치한다.
함안 가야리 유적은 남동-북서 방향의 나지막한 구릉 위에 만들어져 있다. 발굴조사가 된 북서쪽에는 가장자리를 따라 너비 20~40m, 높이 8.5m의 토성벽을 만들었고, 그 위에는 2줄의 목책열이 확인되었다. 성벽은 중심 토루 내외곽으로 6m의 간격을 두고 성벽 방향을 따라 약 60~80㎝ 간격으로 열을 지어 나무기둥을 세웠다.
그리고 성벽을 가로질러 설치된 횡장목((橫長木)은 중심 토루 윗부분에서 약 60~70㎝ 깊이에서 약 60~80㎝ 간격을 두고 8개가 좁은 범위에서 영정주를 중심으로 연결 설치하였다. 이 나무틀 사이에 흙을 채우고 다져 성벽을 쌓았는데, 성토 방법이 확연하게 차이나는 지점이 확인되었다. 이는 성벽을 구간별로 나눠서 축조했음을 나타낸다. 목책은 중심 토루를 파고 지름 30㎝ 정도의 나무기둥을 되묻어 설치하였다.
성벽 안쪽에서는 망루 · 창고 · 고상건물 · 수혈[구덩이] 건물 · 집수지 등 다수의 건물터가 확인되었다. 건물터는 모두 14동으로 수혈 건물터 12동과 고상 건물터 2동인데, 건물들이 중앙의 빈터를 중심으로 둥글게 배치되어 있다. 건물터에서는 쇠화살촉 · 쇠도끼 · 비늘갑옷 조각, 항아리받침대 · 손잡이잔 · 뚜껑 등이 출토되었다. 망루와 대형의 건물지, 무기와 무구 등의 유물들이 출토되어 군사와 관련된 시설과 군사집단이 거주한 공간으로 추정된다.