Kết quả đã tìm thấy hai mặt bằng kiến trúc hình chữ H nằm chồng khít lên nhau, với kích thước và bố cục tương đương (hai toà trước và sau gồm 9 gian, trong đó có 5 gian rộng 5m, 2 gian kế bên rộng 3,5m, 2 gian ngoài cùng rộng 2m.
Còn toà chính giữa của Chính điện Lam Kinh (nhà cầu, ống muống...) có 5 gian, trong đó 1 gian giữa rộng 5m, 2 gian kế bên rộng 3,5m, 2 gian ngoài cùng rộng 2m.).
Phía dưới hai lớp kiến trúc là tầng văn hoá dày tới 0,5m phản ánh quá trình cư trú thời Trần ở khu vực này, tương ứng với ghi chép của văn bia Vĩnh Lăng và sử sách.
- Lớp thứ nhất được xác định niên đại thời Lê sơ (thế kỷ 15 - 16), với bình đồ hình chữ H, bao gồm vết tích nền, móng kiến trúc khá nguyên vẹn cùng hệ thống cống thoát nước bao quanh.
Cách bó móng và lát nền còn bảo lưu nhiều đặc trưng kỹ thuật của thời Trần, thể hiện qua kích thước, màu sắc đỏ tươi và xám xanh, gạch vuông thành sắc cạnh.
Bắt góc nền móng Chính điện Lam Kinh thời Lê Sơ ở huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa.
Nhiều đoạn móng còn khá nguyên vẹn với 3 - 4 hàng gạch xếp khít không có chất kết dính, đặc biệt có chỗ móng cao tới 1m (ở góc Đông Nam).
Cũng xác định được một bậc tam cấp còn khá nguyên vẹn, với ống cống thoát nước giống hệt như kiến trúc thời Trần, với cả lỗ ngõng cửa (?), khoét trên một viên gạch móng.
Vết tích cối của nách Chính điện Lam Kinh (phía Đông).
Toàn bộ phía bắc Chính Điện được xử lý đặc biệt, vừa đảm nhiệm chức năng bó móng nền nhà, vừa giữ chức năng thoát nước ngầm, phía trên đậy bằng gạch lát nền.
Móng này rộng 36cm chạy dài từ đông sang tây, dài hơn cả bắt góc hai đầu dẫn nước đổ ra ngoài.
Hiện nay, phần tiếp diễn của rãnh nước này cũng như mối liên hệ giữa chúng với hệ thoát nước của khu trung tâm vẫn chưa được làm rõ.
Một số trang trí kiến trúc Chính điện Lam Kinh thời Lê Sơ tọa lạc ở huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa.
Đặc biệt, trên bề mặt và trong lòng nhà còn nguyên cả hệ thống chân tảng và gia cố nằm ở phía dưới. Riêng mặt phía Đông còn khá nguyên vẹn, với 3 hàng gạch vồ xếp nằm khít, không có chất kết dính.
Gạch màu xám đen hoặc xám trắng xếp so le (ngang - dọc - ngang) nhiều kích thước khác nhau.
Móng có cấu tạo khác nhau có thể do mặt bằng trước khi xây dựng cao thấp không đều. Điều này thấy khá rõ ở móng phía Đông Nam và Tây Nam, móng được xây khác với xung quanh, cấu tạo vững chắc gồm nhiều hàng (lớp) gạch vồ xếp chồng nhau thoạt nhìn tưởng như chúng là cấu tạo của tường thành giống tường thành ở Đoan Môn - Thăng Long - Hà Nội.
Phần lớn ở vị trí bắt góc của những hàng móng được xử lý công phu hơn, với cách thức xếp khác biệt của hàng gạch vồ. ở góc phía Tây Bắc cũng thấy dấu vết của bậc lên xuống và ngõng cửa (?)
Địa tầng hố thám sát trước Chính điện Lam Kinh.
Căn cứ hình dáng, kích thước đặc biệt là các họa tiết trang trí, các nhà nghiên cứu đều cho chúng có niên đại tương đương với thành bậc còn lại ở điện Kính Thiên và Văn Miếu (Hà Nội). Thành bậc lối sau Chính điện Lam Kinh lại được tạo hình đôi hình sóc.
Trang trí thành bậc Chính điện Lam Kinh, huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa.
Với việc xác định Chính Điện có hai lớp kiến trúc Lê sơ và Lê Trung hưng nằm trong khung niên đại từ thế kỷ 15 đến thế kỷ 17 - 18 đã chứng minh cho quá trình tồn tại của di tích này trong lịch sử.
Theo chúng tôi đây là hai niên đại phản ánh hai lần xây mới, còn trong suốt 300 năm tồn tại, một kiến trúc như Chính điện chắc sẽ được tu sửa nhiều lần.
Một số trang trí kiến trúc Chính điện Lam Kinh thời Lê Trung Hưng.
Kết quả khai quật trên diện tích rộng, ngoài việc phát hiện được mặt bằng của hai lớp kiến trúc, hiện vật thu được ở đây rất ít, chủ yếu là gốm sứ cao cấp.
Điều đó góp phần lý giải chức năng sử dụng của Chính Điện chỉ là nơi thiết triều chứ ít có khả năng là nơi vua ở như một số giả thiết nêu lên trước đó.
Rất có thể vua và đội ngũ quan lại tuỳ tùng nhà Lê Sơ và Lê Trung Hưng sẽ ở khu vực phía đông khu trung tâm Lam Kinh, với toà ngang dãy dọc phế tích kiến trúc mới được phát hiện, song chưa điều kiện nghiên cứu kỹ lưỡng.