在20世纪很长的一段时间里，夏朝是否存在却是饱受争议的，理由依然是缺乏足够的考古材料做证据。1928年，随着甲骨文被发现，董作宾等人在中研院考古所的决定下开始发掘安阳殷墟，直至20世纪中期，商王朝的存在有了无可辩驳的依据，但是关于夏的存在，无论是在商代的甲骨卜辞中，还是都城遗址，都缺乏足够的证据。为了解开关于中国早期历史上的种种谜团，徐旭生先生根据文献记载和实地考察，走访二里头一带重要遗址，写成《1959年夏豫西调查“夏墟”的初步报告》，为夏王朝的考查奠定了重要的基础。李学勤等专家开展了“夏商周断代工程”的重大研究课题，试图利用现代科技手段，来对地下地上文献进行综合研究，以确定早期中国历史的发展过程。
其实，有一处考古发现很大程度上为夏文化的存在提供了线索，这就是二里头遗址。
夏文化的探索，与对二里头文化的认识直接相关。后来称为二里头文化的遗存的系列文明遗迹，1953年在河南登封玉村首次发现，1956年在郑州曾被称为“洛达庙期”。1958年发现的河南偃师二里头遗址，在1959年豫西“夏墟”调查后进行了系统发掘，二里头文化的命名得以确立。二里头遗址被视为是一处都城遗址，总面积约3平方公里。遗址内发现有宫殿、居民区、制陶作坊、铸铜作坊、窖穴、墓葬等遗迹。已经可以看出有规划的都邑的意图。出土物品中存在大量石器、陶器、玉器、铜器、骨角器及蚌器等遗物，其中的青铜爵是目前所知中国最早的青铜容器。1980年代，人们普遍认为二里头文化或其较早的部分属于夏文化，但近年来亦有学者认为二里头文化属于夏代晚期商代早期的都城，并不能确定无疑地断定其属于夏文化。
与夏文化相关的另一处考古发现是陶寺遗址。据古史传说，在尧活动中心地区的山西南部，考古研究者在襄汾陶寺遗址新发现了距今4300~4000年的大型城址，其中早期的城址长约1000米、宽约580米，面积为58万平方米。到了中期（距今4100年前后），建成了长1800米、宽1500米，面积达280万平方米的巨型城址。城内的东北部应为较有地位的人的居住区，这里发现了规模达1万平方米的大型夯土建筑基址，在这个基址上出土了一些陶制的瓦片和其他建筑材料。在出土的陶器表面，还发现了疑似文字的刻画，表明当时人们已经开始使用文字。陶寺遗址中出土的以铜为原料的祭祀用品和日用生活用品，说明那时人们已经学会了冶炼金属。陶寺的发掘最初也是作为夏文化的一个可能的遗存而展开的，但最近的研究者越来越倾向于将其认定为是尧都平阳。
临汾古称“平阳”，据史书记载，尧帝曾建都于此。而陶寺的种种发现又证实其曾经是一座都城。陶寺延续的时间是公元前2450年——公元前1900年，尧的活动年代是公元前2100年——公元前2000年。陶寺与尧都在空间与内涵上都有较高的吻合度。除了二里头和陶寺，还有1975年发现的登封王城岗城址，有的学者主张该遗址就是禹都阳城，从而引起了学术界的注意，该遗址属龙山晚期。从这一时期起，诸如河南禹县瓦店、巩义稍柴、偃师二里头、偃师商城、郑州商城、郑州小双桥，以及最近发掘的安阳洹北商城、河北邢台东先贤等遗址，都有学者指为夏商都邑所在。尽管这些均存在争议，然而，其对了解夏商文明的意义，是必须充分肯定的。
2016年8月，《科学》（Science）杂志上的一篇题为《公元前1920年的洪水爆发为中国传说中的大洪水和夏朝的存在提供依据》则第一次为大禹治水的故事提供了科学证据。科学家通过对公元前1920年左右的积石峡洪水研究，认为比较可能是传说中的大禹治水，因此，推定夏朝的创立大约是公元前1900年，而二里头遗址的时间恰好也是公元前1900年。（杨澜洁）