중부고속도로 문화유적조사의 일환으로 충북대학교 발굴단이 1986년 4월에 발굴 조사하였다.
마을사람들이 ‘거북바위’라고 부르며 신성시했던 이 고인돌의 덮개돌은 30t쯤 되는 반성 화강암으로, 크기는 310㎝×290㎝×140㎝이다. 풍요석으로 쓰였던 덮개돌에는 여러 곳에 손질된 흔적을 볼 수 있으나, 풍화침식에 의해 상당히 마멸되었다. 덮개돌은 원래 유적에서 1.5㎞쯤 떨어져 있는 덜널기마을에서 당시 사람들이 덮개돌로 쓰기 위해 옮겨온 것으로 해석된다.
무덤은 덧널을 짜듯이 네모난 돌로 짜 맞춘 독특한 형식이다. 유구의 방향은 북서 40°로 밝혀져 유구와 덮개돌의 방향은 약간의 차이를 보이고 있다. 이것은 서쪽 굄돌이 파괴된 데서 비롯된 것으로 여겨진다.
파괴된 서쪽 굄돌은 반상화강암으로서 유구 밖의 주위에 40조각으로 흩어져 있게 된 것은 덮개돌이 미끄러지면서 밀려서 그렇게 된 것으로 밝혀졌다. 북쪽 굄돌은 미립질 화강암의 판자돌(350㎏)로 동 · 서쪽 굄돌과는 달리, 유구의 형성에 있어서 마감처리가 불분명한 점이 관찰된다. 남쪽 굄돌은 표력(漂礫) 크기의 판자돌을 4겹으로 쌓아 막음돌로 하였다.
발굴을 통해 유구의 축조순서를 보면, 맨 아래바닥에 20∼30㎝ 크기의 모난돌과 판자돌을 깔고, 그 위에 약 5㎝ 가량의 고운 흙을 깐 뒤, 그 위에 주검을 놓았던 것으로 해석된다. 특히, 유구 안의 북쪽에서 출토된 베갯돌은 이런 사실을 뒷받침해주며, 아울러 머리의 방향도 북쪽임을 알 수 있다.