发掘者依据陶器编年序列，将偃师商城商文化遗存分为前后相继的三个时期。第一期遗存的年代同郑州商城二里冈下层文化一期和二里头遗址二里头文化第四期（至迟其晚段）遗存相当；第二期相当于二里冈下层文化二期；第三期早、中段相当于二里冈下层至上层遗存的过渡期至二里冈上层文化一期，第三期晚段相当郑州二里冈上层文化二期（白家庄期）。

城址经历了由兴至废的全过程，其间的布局结构也随时间的推移而有所变化。

第一期  偃师商城的始建和使用时期。主要遗迹有早期宫城及其内的多座夯土基址，宫城北部的祭祀场和小城城垣，第Ⅱ号建筑群基址之下层建筑以及位于城外东北部的青铜冶铸作坊遗存。至本期晚段偃师商城已初具规模。

第二期　偃师商城继续使用和大规模扩建时期。在小城基础上修筑了大城城垣，城址规模急剧扩大。宫城内的布局也发生了很大变化：若干基址继续使用；祭祀场进一步扩大；挖建了宫城北部的水池；宫城东部新建了基址，宫城西侧的基址向西扩展；宫城西垣之一部也相应西移；第Ⅱ号建筑群在原基址上经过全面翻修、改建，形成该建筑群中层基址。

第三期　偃师商城的衰败、废弃时期。本期早段是偃师商城由盛转衰的过渡时期。大城城垣有修补迹象；第Ⅱ号建筑群局部得到修缮；久已废弃的小城北部城垣被夷为平地。宫城的格局发生了显著的变化：在前期基址上兴建起规模更大的基址。宫城西侧的院落和建筑极有可能兴建于此期，第I号建筑群的范围进一步扩大。与此同时，若干建筑基址已废毁，宫城北部的水池逐渐淤塞废弃。

进入第三期中段，宫城范围内的建筑基址和主要祭祀场以及第Ⅱ号建筑群已基本废毁。鉴于此，偃师商城作为都城的下限应是第三期早段，即二里冈上层一期或稍早。

第三期晚段的遗存很少，仅见零星灰坑。此时城址应已完全废弃，沦为一般聚落。