ขณะที่การศึกษาเดิมนั้นเชื่อว่าพระบรมธาตุองค์นี้มีการก่อสร้างครั้งแรกราวพุทธศตวรรษที่ 17-18 หรือประมาณ 800 ปีที่ผ่านมา แต่การขุดค้นนักโบราณคดี ได้ขุดค้นจากบริเวณเจดีย์รายที่อยู่รายรอบองค์พระบรมธาตุเจดีย์ พบหลักฐานที่เชื่อได้ว่าเจดีย์รายสร้างในช่วงสมัยอยุธยาตอนต้น ภายหลังที่องค์พระบรมธาตุถูกสร้างมานานแล้ว แต่ไม่พบฐานรากขององค์พระบรมธาตุเจดีย์
หลังจากนั้นได้ขยับเข้ามาภายในขุดค้นบริเวณวิหารทับเกษตร ซึ่งเป็นวิหารที่สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี หรือสมเด็จพระเจ้าตากสินทรงสร้างไว้ และเมื่อขุดค้นลงไปพบว่ามีการก่อสร้างฐานอิฐเป็นชั้น ซึ่งมีการก่อสร้างมาแต่ละยุค แต่ชั้นล่างสุดได้พบหลักฐานสำคัญเป็นอิฐฐานรากที่มีลักษณะร่วมสมัยกับอาณาจักรศรีวิชัยในราวพุทธศตวรรษที่ 12-15 เป็นฐานแรกสร้าง ซึ่งทำให้นักโบราณคดีและผู้ที่ติดตามเรื่องนี้พบชุดข้อมูลใหม่ที่แสดงถึงความเก่าแก่ขององค์พระบรมธาตุเจดีย์นครศรีธรรมราชครั้งสำคัญ
นายอาณัฐ บำรุงวงศ์ ผู้อำนวยการสำนักศิลปากรที่ 14 นครศรีธรรมราช ระบุว่า หลักฐานที่ได้นั้นจะถูกส่งไปยังห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ เพื่อประมาณอายุอย่างชัดเจน ซึ่งจะมีค่าเบี่ยงเบนน้อยมากหลังจากที่ผลออกมาอย่างเป็นทางการแล้ว จะมีการเปิดเผยเรื่องนี้อีกครั้ง
ส่วนข้อมูลนั้นจะถูกรวบรวมประกอบกับเอกสารคุณค่าและความสำคัญขององค์พระบรมธาตุเจดีย์นครศรีธรรมราช ในการพิจารณาหลักเกณฑ์สำคัญในคุณสมบัติเป็นมรดกโลกในช่วงอีกไม่กี่เดือนข้างหน้านี้