Việc khảo cổ tháp Chăm này được tiến hành sau khi một người dân đào móng làm nhà và phát hiện một pho tượng. Theo kết quả đo đạc hiện tại, nền móng tòa tháp chính có diện tích khoảng 16m x 16m, với 4 góc tháp, 3 cửa phụ và một cửa chính.

Vào tháng 4/2011, đoàn khai quật 5 hố với diện tích khoảng 206m2 đã phát hiện được tháp cổng và bắt đầu lộ một phần của tháp chính. Sau đó, đoàn đã tiếp tục khai quật thêm 4 hố khác với diện tích khoảng 300m2. Việc khai quật gặp phải khó khăn do di tích nằm xen lẫn với khu dân cư, nhiều bộ phận liên quan đến di tích đang còn nằm dưới nền móng nhà của người dân

Bước đầu của cuộc khai quật đã cho thấy kết quả là nền móng được dự đoán là cổng của khu đền tháp cùng nhiều hiện vật kiến trúc còn gần như nguyên vẹn.

Mới đây, đoàn khảo cổ tái khai quật trở lại và phát hiện hố trung tâm. Ông Nguyễn Chiều, giảng viên Khảo cổ học khoa Lịch sử (ĐH KHXH&NV - ĐH Quốc gia Hà Nội), phụ trách công tác khai quật cho biết, quá trình khai quật đã làm lộ rõ và chính xác toàn bộ quy mô và cấu trúc chân móng của một tòa tháp Chăm rất lớn. Chân móng có hình chữ Thập. Từ cửa Đông đến cửa Tây có chiều dài 23,15m, từ cửa Bắc đến cửa Nam có chiều dài 19,3m. Từ móng tường Đông đến móng tường Tây dài 15,85m; từ móng tường Bắc đến móng tường Nam dài 16,15m. Đây được dự đoán là hố thiêng, phục vụ tín ngưỡng của người Chăm xưa.

Sau gần hai tháng, công việc khai quật được tạm dừng để có thể lập dự án nghiên cứu tiếp và đầy đủ hơn. Tại chân móng mới khảo cổ được cho thấy bề mặt khá bằng phẳng được tạo bởi một lớp gạch vụn đầm rất chắc, dày khoảng 10cm. Phía dưới lớp gạch vụn với độ dày không đều nhau đầm mặt móng đến độ sâu hơn 2m là những lớp gạch vụ đầm khác xen kẽ giữa những lớp đá cuội và cát trắng. Dưới cùng là sinh thổ gồm những lớp đất cát pha khá mịn và chặt.

Trong buổi công bố kết quả khảo cổ ngày 28/8, đoàn khảo cổ đã cho trưng bày những hiện vật vừa tìm thấy ở hố trung tâm của tháp, gồm đá cuội tròn, đá thách anh và gạch còn nguyên vẹn.

Tất cả các hiện vật đều được đánh ký hiệu. Đáng chú ý là những viên đá thạch anh có cạnh sắc nhọn, mặt dưới gần như bằng phẳng.

Cùng nhiều viên gạch tìm thấy được xếp gọn. So sánh những di tích hiện còn và hiện vật đã được thu gom về bảo tàng trong đợt khai quật trước cho thấy, niên đại của khu đền tháp Chăm làng Phong Lệ tương ứng với di tích Chăm ở Khương Mỹ (tỉnh Quảng Nam), và niên đại cụ thể xác định là vào cuối thế kỷ X, đầu thế kỷ XI.

Việc công bố những kết quả bước đầu cũng như những hiện vật tìm thấy tại khu đền tháp này đã thu hút sự quan tâm của đông đảo giới nghiên cứu trong và ngoài nước. Đoàn khảo cổ cũng muốn nhận được những ý kiến phân tích từ các chuyên gia để có cái nhìn chi tiết hơn về những hiện vật này.

Đoàn khảo cổ cũng đưa ra ý tưởng quy hoạch di tích và khu vực xung quanh tại phường Hòa Thuận Đông (quận Cẩm Lệ) thành một khu bảo tồn di sản văn hóa, trưng bày, giới thiệu sản phẩm truyền thống của địa phương cũng như khu bảo tồn về đền thắp 1.000 tuổi này để thu hút khách du lịch.

Đoàn khảo cổ đang tiến hành trình UBND TP Đà Nẵng ban hành quyết định di tích tháp Chăm làng Phong Lệ là di tích đăng ký được bảo vệ, hỗ trợ kinh phí làm mái che và rào chắn để bảo vệ tạm thời di tích trong mùa mưa bão, đồng thời nghiên cứu khả năng lập hồ sơ trình Bộ Văn hóa Thể thao và Du lịch công nhận di tích quốc gia.