L’intervention archéologique réalisée au château du Neubourg a été conduite dans le cadre d’un diagnostic architectural préalable à la restauration du château et de ses abords. Au cours de cette étude, trois sondages géotechniques de reconnaissance de fondation ont été effectués dans différentes partie du château. Le premier, effectué au rez-de-cour du bâtiment abritant la salle médiévale de la résidence aristocratique, a permis de reconnaître les parties basses d’un ancien pilier en pierre placé à l’aplomb d’un pilier en bois servant encore actuellement à soutenir le plafond de cet espace. Le premier ouvrage de soutènement en pierre, a été détruit et cette partie du bâtiment a été fortement remblayé sur environ 1,20 m de hauteur. Un autre sondage a été réalisé dans la cave du logis à pans de bois, au sous-sol. Ici, la fondation du mur de cave a été retrouvée sous le sol actuel de cet espace. Il s’agit d’une fondation à semelle débordante. Elle repose sur un remblai compact. Enfin, le dernier sondage a été effectué au pied de la courtine ouest du château. Cette maçonnerie est posée sur un remblai argileux très compact. Sa base est apparue à 0,70 m sous le sol actuel de la cour.
En complément, une étude du bâti, comprenant les charpentes, a été conduite sur l’ensemble des bâtiments conservés du château. Elle a abouti à la réalisation d’un premier phasage et a permis de mieux comprendre les évolutions et remaniements qui ont impactés la résidence depuis sa construction, au XIII^e siècle, jusqu’à ses modifications récentes.