Впервые реальные представления о внутренней инфраструктуре Рабат-и Малика, его планировочной композиции были получены во время археологических работ, проведенных во второй половине ХХ в. Институтом Искусствознания им. Хамзы8.
Исследования велись с перерывами на протяжении более чем 20 лет в несколько этапов (1973—75 гг., 90-е гг., 2001 г.).
В результате этих работ был получен большой фактический материал по планировочной структуре Рабат-и Малика, строительной периодизации, художественному оформлению интерьеров, а также артефакты (бытовая керамика, предметы из металла и кости, большое количество монет разного достоинства и времени), характеризующие материальную культуру и инженерно-строительное искусство западного Мавераннахра в ХI-ХII вв..
В процессе исследований была вскрыта огромная, много-дворовая, квадратная в плане «Царская крепость» (91 х 91 м снаружи, 86 х 86 м внутри) с «дворцовым комплексом» в северной половине и 2-мя хозяйственными дворами в южной. В центре южной половины находился широкий сквозной проход (20,2 м), который вел от входного портала к северному дворцу.
Было выявлено два основных строительных этапа в жизни памятника – возведение степной резиденции-дворца в ХI в. от имени Султана мира, как значится в надписи на портале, и реконструкция дворца в ХII в..
Поздние письменные данные приписывают возведение Рабат и Малика Караханиду Шемс ал-Мульку ибн Насру – сыну и наследнику Тамгач Богра-хана Ибрагима – 460—472 г. х. (1068—1080 гг.).
По сведениям Бадр-ад Дина Кашмири строительство Рабат-и Малика приписывают Караханиду Арслан-хану, известному в истории как хан-строитель (правил 1102—1130 гг.).