İlk olarak W.C. Hamilton 1835 yılında Anadolu’ya yaptığı bir gezide tespit etmiştir. Bu ziyaretten sonra sırasıyla 1859’da Dr. H. Barth; 1861’de G. Perrot ve A. D. Mordmann; 1869’da H. G. van Lennep; 1881’de W. Ramsey ve Wilson; 1893’de E. Chantre, buraya gelmişler ve özellikle açıkta duran sfenksli kapı ve duvar kabartmaları ile ilgilenmişlerdirr. 1894’de Ernest Chantre’n duvar kabartmalarının bir kısmını götürme girişimi köylüler tarafından engellenmiştir. Bu gezginlerin çalışmalarında Alacahöyük’ten bahsetmeleri birçok bilim insanının ilgisini çekmiştir.

1907’de Hugo Winkler ve Theodor Macridi, sfenksli kapı ve yanındaki kuleleri önünde 15 gün kadar çalışmıştır. Bu çalışmalarda tespit ettikleri poterni (gizli yeraltı geçidi), Boğazköy’dekilerle benzer olduğunu belirtmiştir. 1910’da R. C. Thomson ve 1926’da H. H. Von der Osten höyüğe yaptıkları ziyaret sonrası yaptıkları bilimsel çalışmalarla kapsamlı bir tanıtım yapmıştır.

Atatürk, okuduğu kitaplardan edindiği bilgilerle Alacahöyük’te kazı yapılmasını istemiştir. Kendi cebinden 3000 Lirayı Afet İnan’a verdi ve ilk milli kazıya 22. 08. 1935 tarihinde, Remzi Oğuz Arık’ın başkanlığında höyükte başlanmıştır. Hüyük Köyü'nün (daha sonra Alacahöyük Köyü olarak değiştirildi) örenyerinin üzerinde bulması nedeniyle, kazılara ve araştırmalara köy meydanında ve örenyerinin çevresinde başlanılmıştır. Kazı başladıktan kısa bir süre sonra, Hitit döneminin yaklaşık 1500 yıl öncesine, Eski Tunç Çağı’na tarihlenen üç kral mezarı bulunmuştur. Bu mezarlarda, ilk önce Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi’nin, ardından Ankara Üniversitesi’nin, Kuzey Kıbrıs Cemaat Meclisi, bir zamanlar Kültür Bakanlığı’nın, Ankara şehrinin (mahkeme ile tescilli simgesi), Eti Bisküvileri, Hitit Gıda ve Hitit Seramik simgesi olan Güneş Kursu, diğer birçok eserle beraber, kazının birinci yılında bulunmuştur.

1936 yılı itibari ile kazı başkanlığı Hamit Zübeyr Koşay’a verilmiştir. 1936 yılında üç, 1937-1939 yıllarında yedi kral mezarı ve Hitit dönemine ait çok sayıda eser bulumuştur. Mabet-saray diye anılan büyük bina açığa çıkarılmaya başlanmıştır. Alacahöyük’e ayrılan ödeneğin azalmasına rağmen 1940-1948 ve 1963-1967 yılları arasında Koşay ve Mahmut Akok tarafından yapılan kazılarda Frig dönemi ve Hitit dönemine ait çok sayıda küçük eser bulunmuş, mabet-saray binası tamamen açığa çıkarılmış ve ilk kez katmanlara göre kapsamlı bir yayın yapılmıştır. 1949-1962 yılları arasında kazı yapılmamıştır. 1967’den sonra, kapsamlı bir çalışma yapılmamıştırı. Mabet-saray binasının bugünkü görüntüsü, Akok’un özverili onarım çalışmaları sonucu ortaya çıkmıştır. Atatürk’ün isteği ile başlayan Alacahöyük kazıları, 1983 yılında son bulmuştur. 1984-1996 yılları arasında bilimsel bir çalışmanın yapılmadığı höyükte, Çorum Müzesi tarafından çevre düzenlemesi ve temizlik çalışmaları yapılmıştır.

Aykut Çınaroğlu başkanlığında 1997-2016 yılları arasında yapılan çalışmalarda önceki kazılarda bulunan ihata duvarına ilave olarak ikinci bir ihata duvarı tespit edilmiş ve 86 metrelik bir kısmı açığa çıkarılmıştır. Ayrıca tahıl depoları, maden atölyesi, Eski Tunç Çağı yapıları açığa çıkarılmıştır. Höyüğe kuş uçumu 500 metre mesafedeki Hitit Barajı temizlenmiş, set kısmında yapılan arkeolojik çalışma sonucunda baraj gövdesi ortaya çıkarılmıştır.

Alacahöyük’ün I. Kültür Katı, Frig Çağı ile beraber, Cumhuriyetin ilk yıllarını da içine alan uzun bir dönemi kapsamaktadır. Cumhuriyet dönemi Hüyük Köyü yapılarının temelleri, kuyuları ve tandır çukurları Frig, Helenistik ve Roma iskânlarımı büyük ölçüde tahrip etmiştir. Helenistik ve Roma iskânları varlığı, az sayıdaki amorf seramiklerden anlaşılmıştır. Hitit İmparatorluğu’nun sona ermesinden sonra yaklaşık 400 yıl kadar bu bölgede Karanlık Çağ hüküm sürmüştür. Daha sonra Balkan kökenli Firigler kendi kültür katmanlarını oluşturmuştur. Tespit edilen Frig Çağı yerleşimleri, Hitit yerleşimleri gibi anıtsal olmayıp daha küçük ölçeklidir ve kazı alanının kuzey bölgesine doğru gidildiğinde artmaktadır. Temel taşları, Hitit Evi temel taşlarına göre daha küçük toplama taşlardan meydana gelmektedir. Frig Evleri tek katlı dikdörtgen planlı basit yapılardan oluşmaktadır. Yapılan araştırmalarda birkaç yerde yerleşim yeri içi mezarlar bulunmasına rağmen, Frig dönemi mezarlığı henüz tespit edilememiştir. Çevrede yapılan incelemelerde gözle görülebilen 16 adet tümülüsün biri dışından tamamı kaçak kazılarla tahrip edilmiştir. Alacahöyük’ün Eski Tunç Çağı ve Hitit Çağı’ndan sonra, birinci binden itibaren öneminin azaldığı, jeopolitik konumunun zayıfladığı anlaşılmaktadır. Höyükte, Friglerin yerleşimlerine ait kayda değer mimari bir kalıntı bulunamamıştır. Yerleşim geniş bir köy şeklinde olduğu tahmin edilmektedir. Yapılar yüzeye yakın olduğu için Osmanlı döneminde tahrip olmuştur. Höyükte Roma, Bizans ve Selçuklu dönemlerine ait izlerde bulunmasına rağmen, bu dönemlerde yoğun bir yerleşim olduğu düşünülmemektedir. Osmanlı döneminde ise 1600’lerden başlayarak 50-60 evlik bir köy oluşmuştur. Bu köyde 1935’te başlayan kazı çalışmaları nedeniyle Atatürk’ün emri ile bugünkü yerine taşınmıştır.

Alacahöyük’teki kazının ilk yıllarında kral mezarlarında bulunan ve Hitit güneş kursları olarak isimlendirilen eserlerle beraber aynı mezarlarda bulanan altın, gümüş kap kacak ve süs eşyaları, Anadolu Eski Tunç Çağı’nın saray eşyalarını tanıtan en görkemli eserlerdir. Hititlerin Anadolu’ya gelişlerinden yaklaşık 300-350 yıl öncesine, bir başka deyişle Hatti Çağı’ndaki Alacahöyüklü Hatti Prens ve Prenseslerine ait olan bu eşyalar, Troya Hazinesi’nde bulunmayan sanat eserleridir. Bu durum, Eski Tunç Çağı’nda, Orta Anadolu ile Batı Anadolu arasındaki farklılığı da ortaya koymaktadır. Tunç geyik üzerindeki elektrum (altın gümüş alaşımı) bezemeler, Anadolu Hitit Hiyeroglifi’nin başlangıcı olduğu düşünülmektedir. Bu heykel ve diğer malzemelerin benzeri olabilecek başka eserler günümüze kadar ne kazı alanında ortaya çıkarılan binalarda, ne de diğer höyüklerde yapılan çalışmalarda bulunamamıştır ve dünyada tek örnek olma özelliğini hâlâ korumaktadır.

Alacahöyük örenyerindeki en görkemli kalıcı eserlerinden biri, işlevi açısından henüz tam karara varılamayan ve üzerinde tartışmaların devam ettiği Mabet-saray binasıdır. Günümüze kadar örenyerinde kazılan alanın üçte birlik bölümünü kaplayan bu bina, Hattuşa’daki I. nolu tapınaktan sonra ortaya çıkarılan en büyük Hitit yapısıdır. Bu nedenle, Alacahöyük, Hattuşa’dan sonra gelen en önemli Hitit Kült Kenti olarak kabul edilmektedir.

Alacahöyük örenyerine Sfenksli kapıdan giriliyor. Kapının sağında ve solunda ortostadlar (duvar kabartmaları) yer almaktadır. Höyük’te kopyaları bulunan duvar kabartmalarının asılları ile üst sıralarında yer alan ikinci sıra kabartmalar ve önemli bazı buluntular Ankara Arkeoloji Müzesi’nde sergilenmektedir. Sfenksli Kapı’nın kente bakan yüzünde yer alan iki sfenks kabartması büyük zarar görmüştür. Kapıdan içeri girildiğinde sağında ve solunda mabet-saraya ait depo yapıları görülmektedir. Ortadan geçen kanalizasyon kanalı, bu dönemde Alacahöyük’ün şehircilik alanın da ulaştığı düzeyi gösterimektedir. Yolun sol tarafında Eski Tunç Çağı’na ait 13 kral mezarlarının altısı aslına uygun olarak yeniden canlandırılmıştır.

Son dönem kazılarında ortaya çıkarılan maden atölyesinde elde edilen bilgilerden, buranın Asur Ticaret Kolonileri geç safhasından Eski Hitit Çağı’na kadar kullanıldığı anlaşılmaktadır. Atölyede bulunan cürufların analizlerinde altın, gümüş ve tunç tespit edilmiştir. Atölyenin büyüklüğü ve burada bulunan malzemeler incelendiğinde, bunların çoğunun ithalat malzemesi olmayıp Alacahöyük’te yapıldığı anlaşılmaktadır. Kazılarda hâlâ bir arşive rastlanılmadı. Alacahöyük’ün, Hitit Çağı’nın Arinna kenti olabileceği düşüncesi Hititologlar tarafından güçlü bir şekilde dile getirilirken, bazıları da Zippalanda olması gerektiğini ileri sürmektedir.

Alacahöyük Gölpınar Hitit Barajı

Cumhuriyet döneminin ilk milli kazısı Alacahöyük kapsamında yapılan araştırmalarda 1935 yılında tespit edilen baraj, 2002 yılında Yüksel İnşaat’ın sponsorluğunda Prof. Dr. Aykut Çınaroğlu başkanlığında yapılan kazılarla tamamen ortaya çıkarılarak, Hitit dönemindeki işlevini yeniden yapmaya başlamıştır. Alacahöyük Hitit Barajı Projesi dünyada bir ilk oldmuştur. ±3.250 yıl önceki baraj inşa tekniğini gözler önüne seren yapı, bugün 25 bin metreküp su tutma hacmi ile yeniden baraj olmuş ve Alacahöyük çiftçilerine sulu tarım olanağı sağlamıştır.

Barajı’nın taş dolgu setinin yüzeyden yüksekliği yaklaşık iki metredir. Bendin taşları yumruk büyüklüğündedir. Alt kısımdaki taşlar daha büyüktür ve killi toprakla takviye edilmiştir. Duvarın alt kısımlarında harç olarak killi toprak kullanılmıştır. Taş setin doğu batı yönünde kalınlığı 15 metredir. Setin her iki yanında savaklar bulunmaktadır. Savaklar arasında bir metre seviye farkı vardır. Toplam uzunluğu 130 metre olan taş setin ortasında bir dinlendirme ya da depolama havuzu vardır. Bu havuzun içinde ve taş dolgu setinin batı duvarının dışında yer yer kum izleri saptanmıştır. Bu kumların suyu filtre etmek amaçlı olduğu düşünülmektedir. Bendin batı istikametinde, suyun aktığı yönde ortadaki havuzun kenarında üç adet sunak şeklinde heykel ya da kitabe kaidesi açığa çıkarılmıştır. Barajın rezervuar kısmının derinliği 2,5 metredir. Dikdörtgen şekline yakın su havzasının boyutları yaklaşık 100x110 metredir. Havuz bu haliyle yaklaşık 25 bin metreküp su tutabilmektedir. Barajın suyu baraj havzasının içindeki birkaç farklı yerden kaynamaktadır. Ana kaynak ise havzanın güney batı köşesindedir. Barajın hem sulama hem de içme suyu sağlayacak şekilde yapıldığı anlaşılmaktadır. Baraj çevresinde bulunan heykel ve sunak kaidesi ise burada su tanrısına yönelik dini ayinlerin yapıldığını göstermektedir. Bu baraj Orta Anadolu’da tespit edilen bazı baraj ve kutsal havuzlardan farklıdır: Kayseri-Pınarbaşı-Karakuyu, Konya-Kadınhan-Köylüotu, Kuşaklı kuzeybatı bendi, Beyşehir Eflatunpınar ve Yalburt Yaylası’daki kutsal havuzdan farklıdır. Bunlar hepsi çevresindeki dere veya ırmaklarla beslenirken, zamanla bunların yönleri değiştiği için kullanım dışı kalmışlardır. Alacahöyük Gölpınar ise kendi içerisinde çıkan doğal kaynaktan beslendiği için hala kullanılabilmektedir. Barajda kullanılan yapı tekniği sadece Anadolu’da tespit edilen barajlarda bulunmaktadır. Benzer bir teknik Mezopotamya’da günümüze kadar tespit edilememiştir. Bu nedenle bu tekniğin Hititler tarafından bulunduğu düşünülmektedir.

Alacahöyük Müzesi

1940 yılında yapılan ilk müze binasının yetersiz kalması nedeniyle 1982 yılında inşa edilen örenyerinin girişinde, sol taraftaki yeni binasına taşınmıştır. 2011’de yeniden düzenlenen müzede höyükte bulunan eserler, Alacahöyük kazılarına başkanlık yapan Remzi Oğuz Arık, Hamit Zübeyr Koşay ve Mahmut Akok isimli üç bölümden oluşmaktadır. Alacahöyük ve yakın çevresindeki diğer örenyerlerinde yapılan araştırmalarda bulunan eserler sergilenmemktedir.

İlk müze binası, yeni müze binası yapıldıktan sonra depoya dönüştürülmüştür. 2007 yılından sonra kazı heyetine devredilen bina, çizim atölyesi, seramik atölyesi ve kazı müzesine dönüştürülmüştür.

310×277 metre ebatında ve yüksekliği yaklaşık 14 metre civarında daire planlı bir yerleşim yeridir. Tarihi geçmişi MÖ 5000 olarak tahmin edilen Alacahöyük’e başı kadın gövdesi aslan olan heykellerin (sfenks) beklediği bir kapıdan girilmektedir. Kazı çalışmalarına göre 14 yapı katı tespit edilen Alacahöyük’te Erken Tunç Çağı, Hitit, Frig, Roma, Bizans, Selçuklu ve Osmanlı dönemi kalıntılarına rastlandı. 
W. G. Hamilton, 1835 yılında Alacahöyük’ü keşfetti. 1861, 1881 ve 1893 yıllarında da G. Perrot, W. Ramsey ile E. Chantre, Alacahöyük’te incelemeler yaptılar. Bilimsel olarak ilk kazı İstanbul Arkeoloji Müzesi adına 1907 yılında Theodor Makridi tarafından yapıldı ve Sfenksli Kapı yakınlarında yaptığı kazı çalışmaları ile kabartmalara ulaşıldı. Sistemli kazılara ise, M. Kemal Atatürk’ün emri ile Türk Tarih Kurumu adına 1935 yılında Dr. Remzi Oğuz Arık başkanlığında başlandı. Arık, yaptığı kazı çalışmaları ile Eski Tunç Çağı’na ait mezarlar ve bu mezarlardan “Güneş Kursları”da dahil olmak üzere pek çok buluntu ortaya çıkardı. 1935 yılında başlayan Alacahöyük kazıları Hamit Zübeyir Koşay ve Mahmut Akok’un da katılımlarıyla 1983 yılına kadar devam etti. 1935-1983 yılları arasındaki kazı çalışmalarında Kral Mezarları, Hitit Tapınak-Saray Yapısı, Sfesnkslerle ilişkili kapı kuleleri ortaya çıkarıldı. Bu yıllar arasında gün yüzüne çıkarılan buluntuların onarım ve restorasyon çalışmaları da yapıldı. Kral mezarları ve Hitit Tapınak-Saray yapısı bulunduğu haliyle restore edildi. Ayrıca Hitit dönemine ait mühürler ve müzelik eserler bulundu. Bu eserlerin sıralanması işlemleri yapıldı. 1988 yılında Alacahöyük ve Boğazköy’ü içeren alan milli park ilan edildi.
1996 yılında Prof. Dr. Aykut Çınaroğlu kazı başkanı oldu. 1997-1998 yılları arasında Tapınak-Saray yapısının temizliği yapıldı. Kazılar esnasında sırlı seramiklere rastlandı. 1998 yılında tespit edilen tahıl deposunun açılmayan kısımlarına 2001 yılındaki kazı çalışmalarında devam edildi. 2001 yılında Frig kültür katına ait mezar yapıları, iskelet kalıntıları, tek kulplu çömlek, fayans boncuklar, pişmiş topraktan tezgah ağırlıkları ortaya çıkarıldı. 2002 yılında Hitit kültür katına ait küçük bir oda tespit edildi. Odada kanatlı tanrı tasvirli testi parçaları, tunçtan iğne ve çiviler, pişmiş topraktan yapılan boğa figürü ortaya çıkarıldı. Bu dönemde ayrıca Hitit barajı dolgusu temizlendi. 2005 yılında Frig kültür katında dikdörtgen planlı, içinde bir ocak bulunan yapı türü olan megaron bulundu. Hitit kültür katında da mücevher atölyesi kazı çalışması yapılarak çok sayıda altın, gümüş ve tunçtan eşyalar ortaya çıkarıldı. 2007, 2013 yılları arasında Eski Tunç Çağı’na ait üç yapı katı ortaya çıkarıldı. Burada gaga ağızlı testiler, fincanlar ve idoller bulundu. Pişmiş topraktan yapılmış boğa figürü de buluntular arasındadır. Bu dönem kazılarında Hitit mücevher atölyesi kazılarına ve Hitit barajı temizliğine devam edildi. Ayrıca kalıntılara bakım ve onarım çalışmaları da yapıldı. 2014 yılında restorasyon, konservasyon ve çevre düzenlemesi yapıldı. 2015 yılında yürüme parkurları, höyük yerinin ışıklandırılması ve Alacahöyük’ün maket çalışmaları yapıldı. Ayrıca Hitit yaşamını canlandıran rekreasyon ve arkeopark oluşturuldu. 
Sfenksli Kapı; andezit bloklarla inşa edilen kapı Hitit dönemine aittir ve boyu on metredir. Girişin sol tarafında bir boğaya (Göklerin Fırtına Tanrısını temsil eder) tapınan kral ve kraliçe ile kurbanlık hayvanlar ve rahiplerin kabartmaları vardır. 
Kral Mezarları; 13 adet kral mezarı bulundu. Ölü hediyesi olarak altın ve gümüşten yapılan eşyalara, güneş kurslarına, tanrı ve tanrıça heykelciklerine rastlandı. Mezarlardan çıkarılan buluntuların neredeyse tamamı Ankara Anadolu Medeniyetleri Müzesi’nde sergilenmektedir. Mezarlar, dikdörtgen planlı odalar şeklindedir. Mezarların tabanı kerpiç ile döşeli iken üstü ahşapla örtüldü.
Tapınak-Saray Yapısı; sfenksli kapının 24 metre kuzey tarafında yer alan yapı II. Tuthaliya döneminde tapınak-saray olarak kullanıldı. 3600 metrekarelik bir alanı vardır. Elli dört odası olduğu tespit edildi.
Erzak depoları; dört adet erzak deposu bulundu. Depolar dikdörtgen planlıdır.
Su yapıları; tapınak-saray avlusunun altından sfenksli kapıya kadar uzanan kanalizasyon sistemi bulundu. Ayrıca III. Hattuşili dönemine ait olduğu düşünülen Hitit barajı sulama amacıyla kullanıldı.
Alacahöyük, Türkiye’nin yapmış olduğu ilk milli kazıdır. Kazılar esnasında ortaya çıkarılan eserler 1941 yılında ziyaretçi kabul etmeye başlayan Alacahöyük Müzesi ve Ankara Anadolu Medeniyetleri Müzesi’nde sergilenmektedir.