유적은 황강과 그 지류 하천인 위천이 합류하는 곳에 발달한 거창분지의 중앙 구릉지에 자리하고 있다. 유적 주변에는 해발 600m 내외의 산지가 분지를 둘러싸고 있으며, 일부 지역에는 산록완사면과 평탄한 구릉 지형이 넓게 분포하고 있다. 2002년에 서울우유 농공단지 조성부지에 포함된 약 41,815㎡정도의 넓은 면적을 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ지구로 나누어 발굴조사가 이루어졌다.
Ⅰ지구 지층은 위에서부터 1층 : 표토층 – 2층 : 담황갈색/담갈색 니사질층 – 3층 : 갈색 니질층 – 4층 : 적갈색 니질층 – 5층 : 고기 하성자갈층 – 6층 : 암반풍화층으로 구분되며, 토양쐐기 구조가 발달한 3층에서 석기가 41점 출토되었다. 석기 구성은 몸돌과 격지, 망치돌 등 도구 제작과정 석기 19점, 찍개, 여러면석기, 찌르개, 새부리형석기, 대팻날 등 자갈돌 석기 14점, 긁개, 홈날 등 잔손질된 석기 8점이다.
Ⅱ지구 지층은 1층 : 표토층 – 2층 : 담황갈색/담갈색 니사질층 – 3층 : 갈색 니질층 – 4층 : 적갈색 니질층 – 5층 : 갈색 니사질층 – 6층 : 회백색 니질층 – 7층 : 회백색 니질층 – 8층 : 유기물포함층(토탄층) – 9층 : 적갈색 니사질층(자갈층) - 10층 : 암반풍화층이다. 토양쐐기 구조가 발달한 3층과 4층에서 각각 36점, 2점의 석기가 출토되었다. 3층에서는 몸돌과 격지, 망치돌, 모룻돌 등 도구 제작과정을 알려주는 석기 14점, 찍개, 여러면석기, 찌르개, 대형긁개 등 자갈돌석기 14점, 긁개, 홈날, 새기개, 뚜르개 등 잔손질석기 8점이 출토되었다. 4층에서 출토된 석기는 격지와 망치돌이다.
Ⅲ지구 지층은 1층 : 표토층 – 2층 : 암갈색 니질층 – 3층 : 황갈색 니사질층 – 4층 : 모래층 – 5층 : 자갈층 – 6층 : 암반층으로 구분되며, 2층에서 387점의 석기가 출토되었다. 출토된 석기는 몸돌, 격지, 망치돌, 모룻돌 등 도구 제작과정을 알려주는 석기 254점, 찍개, 여러면석기, 주먹도끼, 찌르개 등 자갈돌석기 29점, 긁개, 홈날, 밀개, 새기개, 슴베찌르개 등 잔손질석기 104점이다. 이와 더불어 깨진 자갈돌, 돌조각, 부스러기 등이 매우 집중된 Ⅲ지구에서는 3곳 이상의 작업공간과 27개체의 접합유물이 확인되어 석기제작장의 양상을 보인다.
유적의 방사성탄소(AMS)연대 측정 결과는 25,700±150~29,340±700 BP로 나와 윗 문화층은 25,000~30,000년전에 형성되었다고 생각된다. 다만, Ⅱ지구 하부의 유기물포함층 AMS연대는 43,000BP로 측정되어 아래 문화층은 30,000~50,000년전에 형성된 것으로 추정된다.
정장리유적은 경남 내륙지역의 구석기문화를 이해하는데 도움을 주는 중요한 유적이다.