Najważniejszych informacji związanych z budynkiem dostarczyły badania archeologiczno-architektoniczne prowadzone w latach 1999–2011 i w 2014 roku przez zespół archeologów Instytut Prahistorii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Badaniami kierowała prof. Hanna Kóčka-Krenz.
Pojawienie się kamiennych budowli świeckich i sakralnych na terenach podległych władzy Piastów we wczesnym średniowieczu jest zapewne wynikiem kontaktów kulturowych naszych pierwszych władców z państwami ościennymi, szczególnie z Cesarstwem Niemieckim. Mieszko I w celu wybudowania swojej siedziby najprawdopodobniej sprowadził specjalistów właśnie z terenu cesarstwa, od których jego podwładni mieli możliwość nauczyć się konstruowania tego typu budowli, które łączyły funkcje mieszkalno-reprezentacyjne z liturgicznymi.
Palatium na Ostrowie Tumskim podobnie jak siedziby innych ówczesnych władców Europy zachodniej składało się z powiązanych ze sobą członów – pomieszczeń mieszkalnych, dużego pomieszczenia o funkcjach reprezentacyjnych i połączonej z nimi kaplicy. Na podstawie przeprowadzonych prac wykopaliskowych dodatkowo stwierdzono, że bezpośrednio do palatium przylegała pracownia złotnicza.