Büyükkale, İ.Ö. 14.-13. yüzyıllarda Hattuşaş’ın akropolisi olarak kullanılmıştır. Kentin güneybatısındaki kapısı İmparatorluk dönemi başlarında (İ.Ö. 14. yüzyıl başı) inşa edilmiştir. Hemen doğusunda da Akropolis Kapısı yer alır. Doğusundaki yine İ.Ö. 14. yüzyıl başlarına tarihlenen Yan Kapı 34 m. uzunluğundadır ve büyük taş bloklarla yapılmıştır. Kuzeyde, Akropolis’in Aşağı Avlusu bulunmaktaydı. Doğusundaki Kral Yolu, kırmızı mermer plâkalarla kaplı geniş bir yoldur, içte güneydeki surları izler ve doğuda bir havuzla sonlanır. Havuzda, olasılıkla ayinlerde kullanılmış adak eşyaları bulunmuştur. Kapının kuzeyindeki Güneybatı Holü, Akropolis’e girişi sağlayan bir revaktır. Revakın alt duvarları İmparatorluk dönemi başlarına aittir. Giriş revakından geçilen Orta Avlu sekiz yapıyla kuşatılmıştır. Kamu ve resmi toplantılar için kullanıldığı anlaşılan avlu, bir tür “Devlet Agorası” olarak kabul edilmektedir. Avlunun kuzeydoğusundaki Hitit İmparatorluğu Arşivi, bilinen en eski kütüphanedir. 32 m. uzunluğundaki iki katlı yapının zemin katında depolar yer alır. Beş dikdörtgen mekândan oluşan üst katın, bazıları yıkılmış olan kireçtaşından desteklere oturduğu, güneydeki dört odanın kalıntılarından anlaşılmaktadır. Buraya çıkışı sağlayan merdivenin doğu uçtaki en dar odada olduğu düşünülmektedir. Yapıdaki çivi yazılı bütün ya da parça halindeki 30 kil tabletin ve 3.300 bullanın çoğu güneydeki üç odada bulunmuştur. Bunlar, duvarlar boyunca yer alan ahşap raflar üzerine, günümüz anlayışında olduğu gibi sırayla yerleştirilmişlerdi. Tabletlerin içeriklerini belirten kil etiketler de bulunmuştur. Orta avlunun kuzeyindeki üç bölümlü yapı Kral Kapısı’dır ve saray alanının yukarı avlusuna geçişi sağlar.
Doğuda, Akropolis’in üst kesiminde Saray yapıları yer almaktaydı. Dış kapılar dışında, Büyükkale’deki tüm yapılar, kapılar ve yollar İ.Ö. 13. yüzyıla tarihlenir. Akropolis’in güney ve güneybatı eteklerindeki kesme taş kalıntılar Frig dönemine, İ.Ö. 7.-6. yüzyıllara aittir. Akropolis’in eteğindeki kuyuda kıvrılan ve güneybatıdaki kale kapısına kadar devam eden yol da Friglere, İ.Ö. 7. yüzyıla aittir.
Aşağı Kent ile Yukarı Kent arasında, Büyükkale’yi güneyden gelecek saldırılardan koruyan ve kaya üzerinde yer alan üç kaleden, Akropolis’in hemen güneyindeki Kale muhtemelen İ.Ö. 13. yüzyılın en önemli kalelerinden biri olmakla birlikte henüz kazısı yapılmamıştır. Yine 13. yüzyıla ait olan güneybatısındaki Nişantepe’nin 8.5 m. uzunluğundaki hiyeroglif yazıtı kayaya kazınmıştır. İyi durumda olmayan yazıtta “Kral Şuppiluliuma”nın adı okunmakta, ancak hangi Şuppiluliuma olduğu anlaşılamamaktadır. Güneybatıda, 13. yüzyıla ait iyi korunmuş Yenice Kale yer alır. Kuzeyinde ise, duvar işçiliği ile dikkati çeken 13. yüzyıla ait Sarı Kale görülür. Kalede kullanılan küçük taşlar Frig dönemi onarımına işaret eder.
Surların güneyinde 14. yüzyıl başlarına ait Yer (Sfenksli) Kapı ile altında 70 m. uzunluğunda ve saldırı sırasında çıkış kapısı işleviyle kullanılmış büyük dehliz (potern) bulunur. Surların doğusundaki 14. yüzyıl başlarına ait Kral Kapısı’nın özgününde batı yüzündeki kuzey kapı sövesinde yer alan savaş tanrısı kabartması günümüzde Ankara Anadolu Medeniyetleri Müzesinde bulunmaktadır; yerinde betondan bir kopyası vardır. Kapının dikkat çekici dış yüzü iyi durumdadır, söveleri, Hitit mimarîsinde yaygın görülen sivri kemeri oluşturan uzun yekpare taş bloklarla yapılmıştır. 6 m. yüksekliğindeki sur duvarları ise büyük kaba yontu taş bloklarla örülmüş ve kerpiçle kaplanmıştır. Güneyde yer alan ve İ.Ö. 13. yüzyıla yerleştirilen benzer plân özellikleri gösteren Tapınaklar, merkezi avlu, onu çevreleyen odalar ve kutsal bölümden (adyton) oluşmuştur. Dehlizin eksenindeki kulelerden biri içten sfenks kabartmalarıyla süslenmiştir. Bu sfenkslerden biri Berlin Devlet Müzesinde, diğeri İstanbul Arkeoloji Müzelerinde, üçüncüsünün parçaları ise yerinde görülebilmektedir. Surların batısındaki Aslanlı Kapı’nın, Kral Kapısı’na benzer biçimdeki sivri kemerli üst bölümü yokolmuştur. Kapı sövelerinin dış yüzleri aslan kabartmalarıyla süslüdür. Ağızları tehdit edercesine açık olan aslanların, kötü ruhlara karşı yapıldığına inanılır.
