Diversos estudios sobre la extensión y estructura interna de esta imponente ciudad permitieron establecer que el asentamiento original se remonta al siglo VII en el área conocida como Tula Chico, que abarca una superficie de aproximadamente 3 km², siguiendo el cauce del río Tula. Posterior a este establecimiento surge en el siglo X lo que se conoce como Tula Grande, cuya orientación se determinó mediante la observación de fenómenos estelares y, a partir de ella, se construyeron edificaciones rectoras de la urbe.

La población se agrupó en barrios donde erigieron templos y palacios, mismos que funcionaron como referentes ideológicos, económicos y políticos; los conjuntos habitacionales, tanto de élite como comunes, constituían el núcleo principal en la organización espacial de los asentamientos urbanos. Los conjuntos arquitectónicos se levantaron sobre terrenos nivelados cubiertos con empedrados que conformaban plazas y calles; de las plataformas terraceadas se desplantaron los templos o edificios piramidales, juegos de pelota, palacios, tzompantlis y altares, entre otras edificaciones.

Las esculturas conocidas como los Atlantes, cuya función fue probablemente sostener un techo, se encuentran decoradas con representaciones de guerreros que portan pectoral en forma de mariposa, un átlatl o lanza dardos, un cuchillo de obsidiana y un copil o tocado como parte de su atuendo. Existen pilastras decoradas con sacerdotes y personajes importantes, así como columnas en forma de serpientes, que eran utilizadas como entrada para los aposentos. También existe en el Edificio B una decoración con relieves en el muro denominado Coatepantli, lo mismo que en el Palacio Quemado, que junto con el Vestíbulo son dos de los espacios formados por columnas, pilastras y banquetas.

Los trabajos de investigación en la zona arqueológica se iniciaron en 1940 y estuvieron a cargo del arqueólogo Jorge Ruffiere Acosta a lo largo de 13 temporadas, que concluyeron en 1960. Posteriormente, las labores realizadas por parte de las universidades de Tulane y Columbia estuvieron bajo la supervisión del Centro INAH Hidalgo hasta que, en la década de 1990, tomaron la estafeta Guadalupe Mastache y Robert Cobean.

Esta metrópoli, que tuvo una extensión de casi 16 km², estuvo poblada por más de cuatro siglos y, junto con Teotihuacán y Tenochtitlan, fue una de las más importantes del centro de México. De hecho se considera que, hacia el año 1000 d.C., fue la gran capital del Altiplano Central en Mesoamérica. Su influencia abarcaba gran parte del centro de México, zonas del Bajío, la costa del Golfo, la Península de Yucatán y, probablemente, el Occidente de México y el área del Soconusco, en la costa chiapaneca del Océano Pacífico que hace frontera con Guatemala.

Los toltecas son el primer pueblo prehispánico, en el centro del México antiguo, del cual hay datos referentes a diversos aspectos de su historia y cultura (nombre de reyes, relatos acerca de la fundación de Tula, sus conquistas y decadencia). De acuerdo con diversas fuentes escritas, Tula fue la ciudad de Ce Ácatl Topiltzin, rey sacerdote, héroe y uno de los personajes más fascinantes de Mesoamérica, en cuya vida se mezclan la historia y la leyenda.

El esplendor de Tula se ubica entre los años 900 a 1000, época en la que la ciudad experimentó una transformación urbana y alcanzó su máxima extensión y apogeo. Esto indica que fue una entidad heterogénea, con una sociedad diversificada, compleja y dividida en clases. El territorio urbano estuvo organizado en áreas públicas y privadas, espacios abiertos, edificios administrativos y religiosos, zonas de reunión, intercambio y comercio, así como palacios y conjuntos habitacionales de diversos tipos, así como barrios con distintas características y zonas para producción. Se desconocen las razones de la decadencia y desintegración del estado tolteca, que tuvo lugar en el siglo XII, pero se considera que entre las causas que provocaron su declive estuvo la sobrepoblación y, por ende, la migración de sus habitantes hacia otras ciudades.