2016年，临沂市文物部门在勘探过程中，于凤凰岭遗址的西北边缘发现了有地层依据的细石器标本。2017年，山东省文物考古研究院、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和临沂市文物局对该遗址进行了发掘，发掘面积近300平方米，发掘深度1~1.5米左右。本次发掘确认了埋藏细石器遗存的原生地层，出土了比较丰富的石制品标本。
本次发掘出土石制品400余件，主要分布于发掘区的西南部。石制品类型丰富，包括石锤、普通石核、细石叶石核、普通石片、细石叶、石器、断块和残片等。原料的岩性主要为变质砂岩、燧石、石英和石英岩等。石锤主要为石英岩类的砾石直接使用而成，打击痕迹明显。石核类以细石叶石核最具特色，均以燧石质的小砾石为原料加工，形状不固定，多为块状和片状，尺寸很小，最大长一般在2厘米左右，台面和剥片面远端有修理，剥片面上的片疤细小；与之相对应，出土的细石叶也很细小，宽度多小于0.5厘米。石器以刮削器为主，尺寸较大，一般在5～8厘米，加工精致，多为单面加工；另外还出土有少量锛状器和矛头状两面器。这些石器多以变质砂岩的石片为毛坯制作而成，加工精致，形状规整，尺寸较大。
凤凰岭细石器遗址位于山东省临沂市河东区凤凰岭街道王黑墩村村东的高岭上，该高岭为沂河与沭河之间的一处高出周围地面10~20米的土岭。凤凰岭遗址是山东省发现的第一处细石器遗址，它的发现掀起了鲁南—苏北地区细石器文化发现和研究的热潮。遗憾的是，遗址主体地层因兖石铁路建设取土而被破坏，高岭变成平地，遗址的地层与年代问题一直悬而未决。
本次发掘最重要的收获是确定了凤凰岭遗址的原生地层，并初步确定了细石器遗存的年代。在多个探方进行了光释光样品的序列采集，目前进行了4个样品的测年，初步结果显示文化层的绝对年代为距今约1.9 至1.3万年。
自1982年首次发现以来，凤凰岭遗址的细石器遗存便受到史前考古学界的广泛重视，并提出了“凤凰岭文化”的概念。遗憾的是这批材料缺少可靠的年代数据支撑，影响了后续对凤凰岭细石器文化的深入研究。本次发掘虽然位于凤凰岭遗址的边缘区，但地层明确，遗址出土的石制品类型全面，细石器技术特点明显，且有科学的测年数据。新的发现一方面为研究鲁南—苏北区域细石器遗存的存在时间、区域适应特点提供了坚实的基础，另一方面对研究中国北方细石器遗存的分布、技术扩散等课题具有重要价值。凤凰岭遗址的新发现把山东地区细石器遗存的研究提升到了一个新的高度，对中国细石器文化的区域研究将产生深远的影响。由于历年的农田建设和取土活动，发掘区域的地貌原状遭到人工改造，原始地层的上部至少有1米以上的堆积被取走。除局部有小范围厚约10厘米、包含零星龙山文化陶片的全新世地层外，现地层在耕土之下即为细石器文化层，厚度约1米，土质为黄褐色粘土质砂层，属河流相阶地堆积，致密均匀，无分层现象，内含零星小砾石，出土有细石器遗存，主要为石制品，未发现灰烬和动物化石等。文化层发掘结束后，局部探方再向下发掘1米左右，距地表深度大于2米，虽土质未变，但未发现石制品或其他文化遗物。
