在勘探二号古城西墙过程中，在二号古城西墙向西约1500米左右发现较大面积夯土建筑遗存，编号为“三号古城”。2017年勘探发现前后两期北墙、西墙，前期北墙已探出东西长440、西墙南北长180米，后期北墙已探出东西长105、西墙南北长200米。
栎阳城遗址三号古城2017年发掘遗迹
三号古城北墙以南、西墙以东勘探发现由南向北编号为一号至四号建筑的四个大型夯土建筑台基。在一号建筑南发现边长100米见方的大型院落，其南发现大面积的红烧土和瓦砾分布，通过2016、2017年发掘，确定该区域为手工业生产区。为确定勘探发现的三号古城中建筑遗存的时代、形制与性质，从2014年春开始，考古队对相关建筑遗存进行小面积发掘。
栎阳遗址三号古城三号建筑遗址（上北下南）
发掘确定，一号建筑南北宽22.3、二号建筑南北宽11米、残高0.5-0.8米，台基外立面局部保留白灰墙皮。在三号建筑夯土台基内清理出半地下建筑。在四号建筑中发现浴室、壁炉遗迹，在五号建筑发现浴室及与浴室地漏相连的管道、渗井等排水设施。这是在中国考古史上发现的最早的最完备的王室最高等级的洗浴设施。在四号建筑北侧清理出两两成对的四个大灶，这也应是中国考古史上首次发现的王室级御膳房建筑设施。
三号建筑内地下室建筑（由西向东）
四号建筑遗址四号基址内浴室（由南向北）
四号建筑北侧院落内大型灶址（由西北向东南）
四号建筑内Z8全景照（由西南向东北）
五号建筑遗址正射影像（上北下南）
五号建筑F4内浴室（由西向东）
五号建筑东北间内地漏（由南向北）