2006年8月至10月，柳州市博物馆文物工作队会同广西文物考古研究所在距今灵泉寺东南80米处的区域进行抢救性考古发掘，发掘面积约500平方米。经过发掘清理，揭露地下遗址约300平方米，清理出灵泉寺3期建筑遗迹：一期约为唐代，二期约为北宋末期至南宋中期，三期约为明代中期。自治区考古研究所所长谢日万到现场考察后说，“这是目前广西所发现个唐宋时期建筑遗址，该遗址的发现，不仅了广西唐宋建筑研究的空白，更为历史文化名城柳州补上了唐宋文物遗迹缺失的遗憾，也为广西这方面的考古研究提供了直接的实物证据。”鉴于灵泉寺遗址具有标尺性作用，谢日万提出，把该遗址建成广西唐宋遗址的断代依据，其出土的器物作为那一时期物品标准器。
根据各种历史资料整理，灵泉寺始建于唐代，原名大云寺，后焚毁。北宋元佑三年（公元1088年）重建，北宋崇宁年间（公元1102年—1106年）改名为天宁万寿禅寺；南宋绍兴二年（公元1132年）寺院扩建完成，改名为报恩光孝禅寺。据张翀《募修灵泉寺小引》记载，明代万历（公元1573—1620年）间重修了灵泉寺。历史上的灵泉寺屡废屡建，民国三十四年（1945年）冬，柳州地方人士再次集资重建。现存的灵泉寺为1986年重修。
在北宋王安中《新殿记》中有这样一段记录：“元祐三年，始以柳州灵泉寺为十方。崇宁中，改曰天宁万寿禅寺。柳治水北几五百年，灵泉在水南立鱼山趾，寺蔽于仙弈之腋。唐刺史柳侯记二山水石洞穴鱼鸟草木详，寺独不录，又不得例大云见于它文。问之父老，昔盖陋甚。自变律为禅，乃始大作门堂楼殿，欲以冠冕南方，未讫者十五。”据此文介绍，唐代的灵泉寺简陋，从宋代才逐渐兴盛，直到成为“广右”。考古现场发掘的出土文物，为王安中的文章提供注解和证据，为灵泉寺的变迁提供了坚实的物证。
遗址的青砖地面北部西侧，有一道长4.2米、宽0.2米、深0.30米的沟渠。水沟两侧铺砖，砖上一面饰着精美的“回”文图案，但奇怪的是，饰有图案的砖面是靠着泥土一侧，平时并不能为人所见；而且这种纹饰在秦、汉时期比较流行，到了隋唐时期，“回”形纹饰基本上就不再出现了；另外，水沟走向与青砖地面不平行，甚至于青砖地面东西的两道墙基也是不平行的。沟渠的用途和时代是一个不解之谜，青砖地面上的不对称建筑又是一个难解的疑团。
