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牧場から墓地にかけての周辺一帯は旧石器時代〜古墳〜中世までの複合遺跡の「殿山遺跡」となっている
　

【方形周溝墓から古墳へと続く】

殿山古墳は上尾市で唯一、墳丘が残る古墳であるが、東を牧場の建物、西を墓地で削られ、かまぼこ状になっている

殿山聖地墓苑の造成の際の発掘調査で、古墳の北側に4基の方形周溝墓が発見された

いずれも古墳時代前期のもので、1号、3号、2号、4号、殿山古墳の順序で造営されたと考えられ、方形周溝墓から古墳へと連続して築かれた貴重な例である

【旧石器時代、殿山人の石器】

調査で殿山古墳の墳丘下から発見された旧石器時代（2万年前）の石器は埼玉県の有形文化財（考古資料）に指定されている

【中世の城館・殿山城跡】

かねてよりこの周辺に殿山古墳を取り込む形で殿山城があったと推測されていたが、遺構もなく、可能性は薄いとされていた 。

しかし、1989年の学術調査で舌状台地先端を利用した殿山城の遺構が検出され、中世の城跡であることが明らかになった。