일산 신도시 개발지역에 대한 지표조사에서 확인된 넓게 발달된 토탄층에 대한 발굴조사가 1991년 5월에서 8월까지한국선사문화연구소, 충북대학교 조사단, 단국대학교박물관, 성균관대학교박물관에 의해 실시되었다.
발굴에는 지질학·식물학·동물학 분야의 자연과학자들이 함께 참여해 유적의 생태환경을 조사함으로써 우리 나라 후빙기 환경변화에 대한 중요한 자료를 얻었다.
토탄층은 갈색층(대화리층)과 검은층(새말층)의 두 층으로 쌓여있었다. 대화리층에서 볍씨, 과실류 열매, 나무 화석들이 많이 나와 우리 나라 농경문화의 기원문제를 푸는데 중요한 성과를 올렸다. 대화리층은 바닷물의 영향으로 생긴 늪지 환경에서 쌓인 것이다.
이 층의 연대는 방사성탄소연대 측정결과 5,300∼5,400 B.P.로 나타났다. 이것으로 전세계적으로 나타나는 후빙기 기후 극상기에 우리 나라에서도 바다가 지금보다 3m∼5m쯤 높았음을 알 수 있게 되었다. 이 층에서는 신석기시대 빗살무늬토기와 석기들이 출토되었다.
새말층은 대화리층 윗층으로 2,700∼3,000 B.P.에 쌓인 층이다. 우리 나라 초기철기시대를 대표하는 점토대토기들이 많이 출토되었다. 점토대토기는 그 동안 서기전 3세기 무렵에 나타나는 것으로 알려져왔었다. 그러나 이 일산 유적에서 서기전 7세기 전의 연대가 나와 우리 나라 철기시대의 연대문제를 새롭게 보게 되었다.
또한 일산 일대에는 제4기에 쌓인 고토양층이 넓게 발달한 것을 확인하였다. 고토양층에서는 구석기시대 사람들이 만들어 썼던 뗀석기들이 여러 지역에서 드러났다. 일산 유적 의 발굴 결과, 이 일대에 구석기시대부터 신석기시대를 거쳐 철기시대에 이르기까지 사람들이 살았음을 알게 되었다.