Ova tabanından yüksekliği yaklaşık 16 metreyi bulan zirve düzlüğünün önünde doğu-batı yönünde alçalan geniş bir teras yer almaktadır. Günümüzden en erken 7200 yıl öncesine tarihlenen bu kaya üstü yerleşmesi Orta ve Son Kalkolitik dönemler boyunca iskân görmüştür. Höyüğün ana yerleşmesi Orta Kalkolitik Döneme (I.-II. tabakalar) (MÖ 5200-4810), Post-Obeyd süreci yansıtan III. tabaka ise yaklaşık MÖ 4500 yıllarına tarihlenmektedir.

Arkeologlara göre, kırsal köy yerleşmelerinden kasabalara, kasabalardan da kentlere gidilen süreç, yaklaşık MÖ 6000-3000 yıllarını kapsayan Kalkolitik Dönemde yaşanmıştır. Orta Kalkolitik dönemde ortaya çıkan yer seçimi, ekonomik girdilerin önceki dönemlere oranla daha fazla depolanması, sürü hayvancılığının yeni bir iş kolu olarak geçim ekonomisine katılması, ekstraktif madenciliğin başlaması gibi iç dinamiklerin, savunma sistemlerinin oluşmasında da itici bir güç olarak rol aldığını göstermektedir. Bu bağlamda Güvercinkayası, Orta Kalkolitik dönemin en kapsamlı araştırıldığı ana merkezdir. Anadolu’nun şimdiye değin bilinen en eski iç kalesiyle de önemi pekiştirmektedir. Tarım ve hayvancılığa dayanan kırsal ekonomisiyle öne çıkan Güvercinkayası ana yerleşmesi (Orta Kalkolitik) yaklaşık 500 yıllık kesintisiz tabakalanma verir.

Güvercinkayası’nın en çarpıcı özelliği, giderek içe kapanması ve basit bir köy yerleşmesiyken zirve düzlüğünü kuzeyden kapatan bir sur ile aşağı ve yukarı yerleşme olarak daha karmaşık bir düzene geçmesidir. Doğuda ve batıda iki yüksek kaya kütlesine dayandırılan birden fazla yenileme evresi bulunan bu savunma hattı, doğu kesiminde çifte duvarlarla, batı kesimindeyse iki kuleyle desteklenmiştir.

Bu süreçte Güvercinkayalıların, mimari planlamayı ekonomilerine göre biçimlendirdikleri anlaşılmaktadır. Bir ana mekân ve bir kiler odasından oluşan, birbirine bitişik, dikdörtgen taş evlerde tarımsal ürünün depolanması için geniş yer ayrılmıştır. Depo kaplarıyla dolu kiler odalarının yanı sıra, değirmen görevi üstlenen öğütme sekileri ve her evde yer alan silolar da tarımdan elde edilen hasatın yerleşme içinde işlendiğini ve biriktirildiğini gösterir. Hem plan hem de donanım özellikleri konut yapılarında normlardan söz edilmesini olanaklı kılar.