Một trong những kiến trúc quan trọng ở khu di sản Thành Nhà Hồ là Đàn tế Nam Giao. Kết quả khai quật, khảo cổ học đã xác định được cơ bản diện mạo của một đàn tế cổ với nền móng kiến trúc còn tồn tại gần như nguyên vẹn. Các vòng tường đàn và các cấp nền đàn được phát lộ và nằm gọn trong vòng tay ngai của dãy núi Đốn Sơn - nơi tọa lạc của đàn tế. Ngoài ra, hàng loạt kiến trúc quan trọng khác cũng phát lộ ở đây, như: Giếng Vua, đường Thần Đạo, Viên Đàn, hệ thống nền móng các cấp nền đàn, hệ thống cống thoát nước...
Cổng thành ghép bằng đá hình vòm cuốn, không sử dụng chất kết dính là một trong những kiến trúc độc đáo tại Thành Nhà Hồ.
Việc khai quật, khảo cổ học tại khu vực các cổng thành (4 cổng) đã phát lộ quy mô, kiến trúc của các cổng thành Thành Nhà Hồ. Đặc điểm nổi bật và khác biệt của Thành Nhà Hồ đó là bốn cổng thành và bốn bức tường thành đều được xây dựng bằng đá chắc chắn và uy nghiêm. Các cổng thành được xây dựng thành hình vòm cuốn với các khối đá lớn có mặt cắt hình thang cân (hay gọi là hình múi bưởi), không sử dụng chất kết dính. Phía trong các cổng thành được chế tác hoàn chỉnh với kiến trúc của phần khung cửa, cối cửa, nền móng cửa hoàn toàn được lát bằng đá xanh nguyên khối... phía trên các cổng thành phía Nam và phía Bắc được bố trí kiến trúc vọng lâu với các lỗ chân cột và hệ thống thoát nước được bố trí rất quy chuẩn và bài bản.
Phần móng và tường Thành Nhà Hồ được xây dựng kết hợp nhiều loại vật liệu khác nhau, với 3 lớp được liên kết chặt chẽ bao gồm: Lớp ngoài là các khối đá lớn, lớp giữa được gia cố bởi các khối đá tự nhiên chèn ốp theo từng lớp đá xây mặt thành phía bên ngoài, lớp trong cùng được kết cấu bởi các lớp đất sét trộn sỏi cuội, đá dăm, được đầm, nện chắc chắn theo từng lớp và có độ dốc thoải vào bên trong tạo trụ đỡ chịu lực cho toàn bộ phần tường đá phía ngoài. Phần móng được gia cố bởi nhiều lớp đá và đất sét đàm nền trộn sỏi cuội và những khối đá móng tạo sự vững chắc cho toàn bộ phần tường thành.
Đá xây thành được xác định lấy tại núi An Tôn, thuộc địa bàn xã Vĩnh Yên, huyện Vĩnh Lộc, cách Thành Nhà Hồ 2km về phía Bắc. Tại đây, qua khảo sát và khảo cổ đã xuất lộ nhiều phiến đá có chất liệu, hình thức, trọng lượng, kết cấu tương đồng với đá xây dựng Thành Nhà Hồ, bên dưới xuất lộ các lớp dăm đá được hình thành từ quá trình chế tác các khối đá, một số công cụ chế tác cũng được phát hiện tại khu vực này.
Hào Thành là một công trình phòng thủ quan trọng được xác định nằm cách chân thành từ 60 đến 90m; quy mô được xác định với chiều rộng là 50m, chiều dài khoảng 4km bao quanh toàn bộ tòa thành đá; cấu trúc của Hào Thành có phần lòng hào và phần bờ kè bằng đá cổ trải đều 4km bao quanh tạo sự bền vững cho cấu trúc của Hào Thành. Hào Thành xây dựng trên địa hình tự nhiên và được mở rộng tạo nền gia cố chân thành cũng như bảo vệ cho toàn bộ tòa thành.
Đáng chú ý, tại khu trung tâm của Thành Nhà Hồ, kết quả khảo cổ học xác định một kiến trúc hoàn chỉnh, bao gồm một tòa chính điện được bố trí 9 gian với kiến trúc cực kỳ hoành tráng thể hiện qua chiều dài và rộng của các bước gian và hệ thống chân tảng và móng cột đặc trưng thời Hồ. Kiến trúc chính điện được xác định có quy mô lớn nhất được khảo cổ học phát hiện cho tới ngày nay.
Hệ thống hiện vật, di vật được phát lộ tại khu vực này đa phần được trang trí hình rồng và hệ thống gạch, ngói lợp, ngói trang trí nhuộm men vàng mang đặc trưng mà chỉ có chính điện nơi Hoàng đế thiết triều mới được phép sử dụng. Các vật liệu kiến trúc nêu trên được phát lộ duy nhất tại khu vực khai quật này mà không thấy ở bất kỳ kiến trúc nào từng khai quật trong nội thành Nhà Hồ, điều này minh chứng rất rõ nét rằng đây là chính Điện của kinh thành Tây Đô.
Tại khu vực trung tâm của Thành Nhà Hồ, hiện có một hiện vật duy nhất còn sót lại là đôi rồng đá bị cụt đầu. Các nhà khảo cổ học xác định, đó là đôi rồng thềm bậc của chính điện kinh thành Tây Đô, được đặt ngay tại vị trí mà vốn dĩ nó đã được bố trí. Khu vực đôi rồng tọa lạc cũng chính là nơi phát lộ khoảng sân trước và sau để di chuyển tiếp nối lên sân rồng. Phía sau đôi rồng này chính là khu vực chính điện của kinh đô - nơi vua thiết triều để quyết định những vấn đề trọng đại của quốc gia lúc bấy giờ.
Ngoài ra, tại khu vực cửa Nam và trong thành Nội, các nhà khảo cổ học đã phát hiện một con đường được lát nguyên bằng đá phiến với quy mô rất lớn. Con đường này chạy thẳng vào trục chính của kinh thành Tây Đô vào trong thành, khi kết thúc thì chính là nơi bắt đầu bước lên thềm của chính điện - nơi vua thiết triều và quyết định những vấn đề trọng đại của quốc gia. Ở bên ngoài thành, con đường này kéo dài 2.5km đến tận Đàn tế Nam Giao ở chân núi Đốn Sơn - nơi vua tế lễ trời đất cầu cho quốc thái dân an, đất nước cường thịnh - Đó chính là con đường Hoàng gia (đường Cái hoa) được ghi trong sử sách.
Các nhà khảo cổ học cũng đã khai quật và xác định nhiều kiến trúc quan trọng của Đông Thái miếu (nơi thờ họ Nội của Nhà Hồ) và Tây Thái miếu (nơi thờ họ Ngoại của Nhà Hồ). Tại các khu vực này phát lộ dấu tích kiến trúc thời Lê bên trên kiến trúc thời Hồ với hệ thống móng cột, chân tảng và vật liệu đặc trưng của thời Lê sau này. Điều này tiếp tục minh chứng một cách rõ nét rằng Thành Nhà Hồ được các triều đại sau này tiếp tục sử dụng với tư cách là trung tâm hành chính - chính trị của khu vực.
Ông Nguyễn Bá Linh - Giám đốc Trung tâm bảo tồn Di sản Thành Nhà Hồ khẳng định: Việc khai quật lớn những năm qua tại Thành Nhà Hồ đã phát lộ một kinh đô đã được xây dựng hoàn chỉnh và đầy đủ các cung điện, đền miếu, phân khu chức năng và được sử dụng trong suốt chiều dài lịch sử của văn minh Đại Việt. Kết quả khai quật, khảo cổ học đã chứng minh tiềm năng to lớn của di sản dưới lòng đất của Thành Nhà Hồ.
Trần Thắng