Wichtigstes Gebäude der Pfalz war die Aula Regia, eine repräsentative einschiffige Halle nach römischem Vorbild.
Sie weist eine Grundfläche von 38 x 14,5 Metern auf und war an der Südseite mit einer Apsis versehen, die, etwas höher gelegen, eine Höhe von 9,8 Metern erreichte und über drei Stufen zu erreichen war. An der linken Eckquaderung der Apsis, an der noch der Umriss eines von ursprünglich vier Fenstern zu erkennen ist, blieb ein Kämpferstein erhalten. Dieser ist das einzige, bearbeitete Bauelement an seinem ursprünglichen Platz.
Die Aula Regia erreichte vermutlich eine Firsthöhe von ca. 18 Metern. An ihrer Nordseite befand sich ein Torbau (Narthex), an den Längswänden jeweils ein Seitentor in der Mitte. Funde von Marmor, Stukkatur und Reste des Wandputzes zeugen von einstiger Pracht. Von der Aula Regia sind vor allem Reste der Apsis im aufgehenden Mauerwerk erhalten, Teile der Ostwand sind in Wohnhäuser verbaut.

Von dem östlich der Aula gelegen, kleinen Gebäude mit Apsis ist durch den Bau der Saalkirche nichts erhalten.
Von der nördlichen Bebauung, einem nach Osten gerichteten, länglichen Bau mit einer Abfolge von Sälen, möglicherweise als Wohntrakt zu verstehen und mitunter von einem Säulengang umgeben, ist nur das Fundament auszumachen.
Die, nach heutigem Forschungsstand, östlich davon gelegene Brunnenstube, früher als  "Karlsbad" bezeichnet, weist einen rechteckigen Grundriss mit aufwändig in den Mauern gefassten Zu- und Abläufen auf. Der Boden der mit Tuffstein gewölbten Brunnenkammer bestand aus roten und weißen Sandsteinplatten im Wechsel. Durch eine Eindeckung und eine Treppe ist der Bau sichtbar erhalten und begehbar.
Das trifft auf die, mitunter in Verbindung stehenden, anschließenden Gebäude nicht zu. Darunter befindet sich auch das bereits erwähnte, mögliche Trikonchos, dessen Fundamentumrisse im Boden kenntlich gemacht wurden. Die Anlage umspannte, östlich abschließend, einen halbkreisförmig geschwungenen, exetra-artigen Bau, der einen Außendurchmesser von immerhin 90 Metern aufweist und sich an römischen Bauten der Antike orientiert (gleiches trifft auf die Aula Regia zu). Das Gebäude, welchem vermutlich ein 5 Meter breiter Säulengang vorgelagert war, schien möglicherweise zweistöckig gewesen zu sein und war in 10 Meter breite Räume mit radial verlaufenden Mauern unterteilt. An den Enden des  "Halbkreises" befanden sich schätzungsweise abschließende Gebäude, im Norden das Bad bzw. auf dem Badareal, im Süden scheint ein Torbau möglich, welcher dann der Saalkirche hätte weichen müssen.
An der Außenseite sind sechs repräsentative Rundtürme nachweisbar, die jeweils 2 Meter vorgelagert und durch einen Gang, dessen Funktion strittig ist, miteinander verbunden waren. Der Mauerverlauf ist heute anschaulich rekonstruiert.

Am Scheitelpunkt des halbkreisförmigen Bauwerks befand sich das so genannte  "Heidesheimer Tor", welches, um 800 erbaut, von zwei Rundtürmen flankiert war. Bei den heute im aufgehenden Mauerwerk auszumachenden Resten des Tores handelt es sich um einen Neubau durch Friedrich Barbarossa. Lediglich eine karolingische Türöffnung ist im Mauerwerk erhalten. Der Staufer riss das alte Tor ab und ersetzte es durch ein neues. Gleichzeitig verstärkte er die vorhandenen Mauern und versah sie mit einem Zinnenkranz und einem, heute im Bereich des Heidesheimer Tors noch sichtbaren Wehrgang. Die vorgelagerten Rundtürme wurden abgetragen. Im Zuge dieses Ausbaus erweiterte er das Pfalzgelände im Süden, wodurch ein Zwinger entstand, der wahrscheinlich durch ein südliches Tor betreten wurde. Hier ist auch der Stumpf eines massiven Turmes erhalten, der so genannte  "Bolander" , dessen Errichtung durch die Namen gebenden Herren von Bolanden, die seit dem 12. Jahrhundert die Vogtei über Ingelheim innehatten, vermutet wird. Es wird angenommen, dass im Bereich des Zuckerbergs ein vergleichbarer Turm stand, da an dieser Stelle in der durch halbkreisförmige Nischen unterteilten Befestigungsmauer eine der Größe entsprechende Lücke klafft. 2007 begonnene Grabungen werden hoffentlich zu weiteren Erkenntnissen führen.
Die heute noch in weiten Teilen erhaltene Ringmauer dürfte jedoch größtenteils das Ergebnis von Ausbesserungen des 14. und 15. Jahrhundert sein.
Bei der Saalkirche handelt es sich um eine im 10. Jahrhundert erbaute, ottonische Kreuzkirche mit einer Fläche von 34,5 x 28 Metern (Querschiff). Namengebend ist der neuzeitliche Flurname des Geländes und nicht etwa die Bauform. Sie wurde spätestens 997 errichtet, jedoch vor allem im Bereich der Vierung und des Chors in staufischer Zeit mit romanischem Fassadenschmuck versehen. Gleichzeitig erweiterte man die Kirche durch eine reich verzierte Apsis, die von zwei schmalen Türmen flankiert wird. Die Saalkirche, 1346 St. Peter genannt, wurde nach der Säkularisierung des Chorherrenstifts immer wieder zweckentfremdet, u. a. als Getreidespeicher, und durch den Dreißigjährigen Krieg, Feuer und den späteren Pfälzischen Erbfolgekrieg erheblich beschädigt.
1683 stürzten der Chor und die Querschiffmauer ein und die Kirche wurde 1706 mit einem verkürzten Langhaus wiedererrichtet. 1803 wurde sie renoviert und man versah das Sakralgebäude mit einem neuromanischen Glockenturm.
In den sechziger Jahren wurde das Langhaus auf die ursprüngliche Länge erweitert.

Grundsätzlich ist trotz des stark verbauten Geländes, die Gesamtstruktur der Ingelheimer Pfalz für den Betrachter durch Markierungen im Boden und die erhalten gebliebenen Mauerreste großteils nachzuvollziehen. Erste kleinere Grabungen fanden bereits Mitte des 19. Jahrhunderts statt. Weitere folgten 1888-1889, 1909-1935, 1960-1970 und 1993-1998. Seit 2001 wird wieder an unterschiedlichen Stellen gegraben und es werden stetig Baubefunde freigelegt und konserviert, sowie teilweise das Gelände auf das historische Laufniveau abgetragen.