上面我们介绍的，都是和宫城大体同时，兴建于二里头文化晚期的宫室建筑。那么，它们是二里头遗址最早的宫室建筑吗？不是的。早在上世纪70年代2号宫殿基址的发掘中，就发现了压在它下面的更早的大面积的夯土遗存。近年，我们循着这一线索又加以勘查，确认了二里头文化早期大型宫室建筑群的存在。其建筑结构的复杂程度甚至超过晚期，这些发现大大地冲击着我们既有的认识。

现已查明，在宫殿区东部，宫城城墙兴建之前的二里头文化早期，就已存在大规模的建筑群。已进行了考古工作的3号基址长150米以上，宽50米左右，该宫殿至少由3进院落组成，已发掘的各庭院的西庑经统一规划。中院主殿台基宽6米余，其上发现有连间房屋和前廊遗迹。中院和南院内发现有成组的贵族墓和石砌渗水井等遗迹。

贵族墓呈东西向成排分布。墓室均为南北向竖穴，多数铺撒朱砂，使用木棺，出有铜器、玉器、漆器、白陶器、原始瓷器、绿松石器、陶器和成组蚌饰、海贝等。出有著名的大型绿松石龙形器的墓（详后）就是其中最接近3号基址中轴线的一座，墓主人应属于高级贵族。成组高规格贵族墓埋葬于宫殿院内的现象，对究明这一建筑的性质和二里头文化的葬俗具有重要的意义。

因该基址被2号、4号基址所叠压，不能全面揭露发掘，因此难以知其全貌。它早于1号、2号宫殿，但结构却相对复杂，规模庞大，是迄今为止可确认的二里头文化最早的大型建筑。这座基址可能也属于宗庙类建筑。

在3号基址以西，还有一座二里头文化早期的大型建筑。目前已在其东缘发现有大型柱础和墙基础槽遗迹，但其主体部分尚未全面揭露。3号和5号基址之间以宽约3米的通道相隔，东西并列。通道的路土下发现有长逾百米的木结构排水暗渠。