Кой-крылган-кала, одно из немногих крупных, целиком раскопанных древних сооружений, резко выделяющееся своеобразием планировки. Первоначально оно представляло собой круглое в плане двухэтажное здание, которое было укреплено двойной кольцевой стеной с бойницами и башнями и окружено рвом шириной 15 м и глубиной 3 м. Ученые считают, что изначально Кой-крылган-кала была задумана как священное здание, предназначенное для астрономических наблюдений и вероятно, посвящена звезде Фомальгаут.
Ранняя Кой-крылган-кала (IV–III вв. до н.э.) отличалась монументальностью всего сооружения, особенно центрального здания, развитостью оборонительной системы и наличием больших кладовых, где в хумах, иногда опечатанных, и в зерновых ямах хранились запасы продовольствия. Помещения не сохранились, но были обнаружены художественная керамическая посуда, в том числе с мифологическими сюжетами, курильницы, ступенчатые алтарики, терракотовые статуэтки, часть которых изображала некоторые божества хорезмийского пантеона. В длительный период запустения памятника традиция большого культового центра сохранилась, и в нем ставили оссуарии.
Характерными для новой застройки (I в. до н.э. – IV в. н. э.) внешнего кольца стали изолированные друг от друга жилые комплексы, отдельные кухни и кладовые, помещения для культовых церемоний с наличием суф и очагов разных форм.
Обнаруженные при раскопках терракотовые и алебастровые статуэтки, рельефы на керамических флягах, скульптурные керамические урны и оссуарии, фрагменты стенной росписи, каменные печати характеризуют самобытное искусство Древнего Хорезма. Среди находок также есть образцы древних письменных документов Центральной Азии.