张店古城遗址1972年就已被发现，分大、小两个城。大城南北长约340米，东西长约240米，小城在大城南侧，东西长约140米，南北宽约113米，面积约10万平方米。1983年1月，当地农民在村边意外发现了一块马蹄金。根据城内外出土文物断定，张店汉城遗址始建于战国，两汉时期呈现出繁荣景象，辽金时期沿用。

2009年，由辽宁省和大连市组成的考古队对张店古城遗址周围的汉墓进行发掘，清理发掘了两汉墓葬212座，出土了2000多件文物，其中包括玉覆面、鎏金铜贝鹿镇、玉覆面等。

墓葬是历史的见证，张店遗址规模之大，文物之丰富，十分罕见，说明张店汉城是2000年前一座人口集中、十分繁华的城市，其经济文化水平，甚至高于汉代的辽东郡。

2017年6月22日，来自中国全国的考古及历史学专家在大连市普兰店区召开会议，对大连大学中国东北史研究中心主任王禹浪教授提出的，针对普兰店张店汉城是否为汉代沧海郡遗址的治所，以及关于今后如何对张店汉城遗址保护利用进行了广泛而充分的讨论。专家们一致认为：张店汉城为汉武帝时期沧海郡治所，较比国内外学者以前论述的说法更为科学合理，依据更加充分。普兰店张店汉城理应是西汉时期沧海郡的遗址所在，其筑城年代可能早于西汉，因为在张店古城内发现了战国时期的文化遗存，大连的城史纪元开端应提前至汉武帝元朔元年（前128年）沧海郡的建置。这一结论打破了此前诸多历史“常识”。它不仅意味着大连地区的历史将追溯至公元前128年，并且推断出大连在2000年前的汉代已经是一个郡一级的中心城市。

2019年，张店古城遗址列入第八批全国重点文物保护单位。