二里头遗址宫城的北面有祭祀区，祭祀区有类似于后世的“墠”之类长方形半地下式和后世“坛”之类圆形地上式的遗迹及祭祀的墓葬。祭祀品主要是小猪、牛羊等动物，没有人祭。这种祭祀天地的方式，后代一直延续，东汉时洛阳城南建圜丘用于祭祀天地，明清北京正阳门南天坛里也有圜丘建筑。
宫殿区东北部发现的1号巨型坑，东缘距宫城东墙西缘3～5米，北缘距宫城北墙4～6米。平面近似圆角长方形，东西长约66、南北宽约33米，总面积约平方米，深度一般为4～4.6米，最深达6.7米。1号巨型坑内存在从二里头文化第一期晚段到四期晚段的连续堆积。二里头文化第二期遗存是坑内的主要堆积，总厚度1～3米，发现有陶片铺垫的活动面和道路、祭品为猪的祭祀遗迹、地面经过夯打并用火烧烤的房址及灶、长期踩踏形成的坚硬路土面等遗迹。
以猪为祭品的祭祀遗迹有多处，有的用猪某一部位的骨骼，有的用完整的幼猪，其中一处主要由3具完整的幼猪和几块幼猪的下颌骨组成。3具幼猪摆放较为集中，均面朝左、背向右侧身放置，其中2具猪骨相距较近，头向南北相反，一具头向接近正南、一具头向接近正北，年龄均为半岁左右。第四期局部有密集铺垫陶片的路。巨型坑的多层堆积中间可见到植物茎、叶的腐烂痕迹，淤积痕迹、水锈痕迹也较多，表明其有较长时间被水浸泡。1号巨型坑外围近旁铺垫料姜石块，表明其是一处特殊的场所。仅对其解剖30余平方米，即发现4具摆放整齐、姿势一致的完整幼猪骨骼，1处夯打坚硬、建筑讲究的小型房址，1处陶片铺垫层，1条铺垫陶片的道路及多处踩踏坚硬的道路，表明挖土形成巨型坑后，曾进行过祭祀、居住等活动，而非一般的堆放垃圾的场所。其与偃师商城宫殿区的祭祀遗迹有一些共同之处：均位于宫殿区北侧的专门场所，祭品主要是猪。1号巨型坑可能是二里头遗址宫殿区内一处专门用于祭祀的场所。
1号巨型坑祭祀猪
1号巨型坑为二里头文化首次发现的该类遗迹，坑内多种文化遗存整体上丰富了二里头文化内涵，为了解当时社会生活的更多细节提供了重要资料。其位于宫殿区一角，包含从二里头文化一期到四期晚段等多个时代的遗存，为了解二里头遗址地下遗存分布情况、布局结构和历时性变化提供了重要资料。其较大的规模和体量，为了解二里头遗址大型工程设施用土来源提供了线索。坑外四周用料姜铺垫，坑内多处用幼猪祭祀的遗存，表明其是都邑内专门的祭祀场所和祭祀遗存。以往曾在宫殿区以北百米之外发现祭祀遗存区，其中存在包括类似于后世的“墠”之类长方形半地下式和后世“坛”之类圆形地上式的遗迹及祭祀的墓葬。1号巨型坑中新发现的祭祀遗存处于当时地面以下2米左右的大坑中，集中而丰富，周边有多种同期遗存，为研究二里头文化祭祀活动的内涵、类别及制度等课题提供了新颖的重要资料。其与偃师商城宫城中专门祭祀场中用幼猪祭祀的现象有一些共同之处，为研究偃师商城相关祭祀制度的源头提供了重要资料。