Năm 2004, Viện Khảo cổ học phối hợp với Ban Quản lý Di tích và Danh thắng Hà Nội, đào khảo sát và khai quật khảo cổ học trước khi trùng tu di tích đền Thượng, đã làm xuất lộ di tích Lò đúc đồng (đúc mũi tên đồng ba cạnh). Đây là phát hiện mới quan trọng và giá trị để giải mã bí mật huyền thoại nỏ thần thời kỳ An Dương Vương. Năm 2006 và 2007 Viện Khảo cổ học và Trung tâm Bảo tồn di tích Cổ Loa - Thành Cổ (nay là Trung tâm Bảo tồn di sản Thăng Long - Hà Nội) tiếp tục khai quật tại đền Thượng và phát hiện ra hệ thống dấu tích khu lò đúc đồng và nhiều mang khuôn bằng đá.

Sưu tập khuôn đúc Cổ Loa được phát hiện cùng với di tích lò đúc, trong đó có lò còn rõ cấu trúc đường ống dẫn gió vào lò, những tàn tích than tro của nhiên liệu đốt đậm đặc, quanh nơi có lò luyện, kết hợp với những mang khuôn nguyên vẹn, mang khuôn vỡ, phác vật khuôn, phế vật, phế thải bỏ lại trong quá trình làm khuôn và nhiều đá nguyên liệu chế tạo khuôn, cùng sản phẩm của lò đúc là những mũi tên đồng, mảnh nồi nấu, xỉ đồng. Niên đại được các nhà khảo cổ học xác định thuộc lớp văn hóa giai đoạn Cổ Loa (tương đương giai đoạn văn hóa Đông Sơn - sơ kỳ thời đại đồ sắt), thế kỷ III - II trước Công Nguyên, tương đương thời kỳ An Dương Vương, nhà nước Âu Lạc. 11 mang khuôn đúc bằng đá, trong đó có 10 mang khuôn đúc mũi tên ba cạnh và 1 mang đúc mũi lao hình cánh én, được chế tác từ một loại đá (sa thạch) hạt mịn, mềm, rất phù hợp với chất liệu đá làm khuôn đúc. Đây là những hiện vật gốc, độc bản, phát hiện duy nhất được biết cho tới nay ở Việt Nam, có giá trị đặc biệt, liên quan đến sự kiện trọng đại của đất nước vào giai đoạn lịch sử nhà nước Âu Lạc, thời kỳ An Dương Vương.

Năm 2020, Ban Quản lý Khu di tích Cổ Loa được sự chỉ đạo của Trung tâm Bảo tồn di sản Thăng Long - Hà Nội đã lựa chọn những khuôn đúc mũi tên, khuôn đúc mũi lao đồng tiêu biểu (sưu tập khuôn đúc Cổ Loa) xây dựng hồ sơ đề nghị công nhận Bảo vật quốc gia. Ngày 31 tháng 12 năm 2020, Sưu tập khuôn đúc Cổ Loa được Thủ Tướng Chính phủ công nhận là bảo vật quốc gia (đợt 9) tại Quyết định số 2283/QĐ-TTg.

Đền Thượng - đền thờ An Dương Vương nằm ở góc tây nam thành Nội (tương truyền là cung thất của Hoàng gia) nơi phát hiện nhiều dấu tích của các lò đúc đồng, là trung tâm luyện kim của kinh đô Cổ Loa thời An Dương Vương. Việc đúc mũi tên và chế tạo mũi tên đồng 3 cạnh Cổ Loa là một bí mật quân sự, được nhà nước Âu Lạc quản lý, điều hành và bảo vệ chặt chẽ.

Sơ đồ ba vòng thành Cổ Loa và vị trí phát hiện mang khuôn đúc bằng đá

Vị trí phát hiện dấu tích lò đúc đồng

Các lò đúc đồng nằm trong Thành Nội khu đất xung quanh phía sau hậu cung đền Thượng, xuất lộ trong lớp văn hoá giai đoạn Cổ Loa, có niên đại thế kỷ III - II TCN. Chức năng luyện kim và đúc đồng, chủ yếu đúc mũi tên đồng ba cạnh.

Dấu vết xuất lộ hệ thống lò đúc đồng khai quật năm 2007

Dấu vết lò đúc đồng khai quật năm 2006

Mặt bằng dấu tích hệ thống lò đúc đồng khai quật năm 2007

Các mang khuôn, phế tích khuôn, đá nguyên liệu, xỉ đồng, trong khu vực lò đúc đồng tại đền Thượng  năm 2006

Xỉ đồng, mảnh nồi nấu đồng phát năm 2005

Xuất lộ cụm mang khuôn, phác vật khuôn, phế liệu của lò phát hiện năm 2007

Khuôn đúc mũi lao phát hiện năm 2006 (khuôn ba mang)

GS.Trần Quốc Vượng và các nhà khoa học xem hiện vật tại Hội nghị báo cáo kết quả khai quật sơ bộ tại đền Thượng năm 2005

Hội nghị báo cáo kết quả khai quật sơ bộ tại đền Thượng năm 2005

Nguyên chủ tịch nước Trần Đức Lương đến thăm công trường khai quật di chỉ Lò đúc đồng năm 2007

BAN QUẢN LÝ KHU DI TÍCH CỔ LOA