Walter Sage (links) mit Grabungsmannschaft vor der Kirchhofmauer der Saalkirche, 1960 | © In den sechziger Jahren fanden erstmals Ausgrabungen mit der stratigraphischen Methode statt. Somit konnten die ergrabenen Bauteile absolut chronologisch datiert und nach Bauperioden eingeteilt werden. Den Anlass der Ausgrabungen bildete die geplante Renovierung und Erweiterung der Saalkirche. Die Beobachtungen Walter Sages hatten deutlich gezeigt, dass sie keinen dreischiffigen basikalen Grundriss besaß, sondern dass es sich um eine einschiffige Kreuzkirche handelte. Von weitreichender Bedeutung für die Bauchronologie waren die ersten in stratigraphischem Kontext geborgenen Keramikfunde. Scherben von echter bemalter Pingsdorfer Ware wurden unter dem zweifellos ältesten Kirchenfußboden aufgedeckt und zeigen an, dass die erste Kirche an diesem Platz nach 900 entstanden sein muss.
Gesamtplan der Ausgrabungen W. Sage und H. Ament 1960-63 im Bereich der Saalkirche | © 
Freilegung Flankierungsturm mit Wasserkanal südlich vor der Saalkirche, Fläche 48/I-IV, 1968 | © Einen zweiten Schwerpunkt der Ausgrabungen Walter Sages bildete der Kirchhof mit den nach Nord, Süd und West angrenzenden Plätzen oder Straßen. Die im Süden der Kirche verlaufende Saalstraße konnte geöffnet und ein Rundturm archäologisch untersucht werden, der zu einer Reihe von anscheinend regelmäßig angeordneten Türmen der halbkreisförmigen Exedra zählt. Dieser Bauteil kennzeichnet den Grundriss der Kaiserpfalz Ingelheim in besonderer Weise. In der frühmittelalterlichen Architektur ist er nach Form und Größe einzigartig. Rundtürme, wie der in der Saalstraße, hatte schon C. Rauch 1914 entdeckt, aber in staufische Zeit datiert. Tatsächlich sind sie jedoch Teil des karolingischen Gründungsbaus.
Die Ergebnisse wurden 1962 in Vorberichten von Walter Sage und 1968 von Hermann Ament, Walter Sage und Uta Weimann veröffentlicht. Erstmals wurden auch Grabungsprofile publiziert. Nachdem keine Freiflächen an archäologisch relevanten Plätzen zur Verfügung standen, wurden die Ausgrabungen 1970 abgeschlossen. Die Gesamtauswertung kam durch das Ausscheiden Uta Weimanns zum Erliegen. Statt dessen wurde 1973 ein ausführlicher Vorbericht veröffentlicht, in dem drei Bauperioden unterschieden wurden:
Früheste Publikation von Grabungsprofilen durch W. Sage, 1962 | © In die gegenüber dem Gesamtplan von C. Rauch stark reduzierte Darstellung von Befunden sind mit Ausnahme der von Strigler und Clemen beschriebenen Toranlage mit Narthex nördlich vor der Aula nur solche Befunde eingeflossen, die zwischen 1960-70 untersucht worden waren. Neue Grabungsergebnisse standen fast an jedem Punkt in Widerspruch zu den Ergebnissen der Altgrabungen, z.B. die Aula regia, die Kirche, oder den Grundriss der Exedra mit Rundtürmen betreffend. Noch immer waren die Ergebnisse C. Rauchs nicht ausreichend begründet oder vollständig veröffentlicht worden.
Hypothetische Rekonstruktion des Bildprogramms in der Aula regia nach W. Lammers, 1972 | © Der Längs- und Querschnitt der Aula regia nach U. Weimann diente dem Historiker Walther Lammers dazu, das Kompositionsschema eines von Ermoldus Nigellus überlieferten Freskenzyklus hypothetisch zu rekonstruieren.
Gesamtrekonstruktion der Kaiserpfalz im Bauzustand um 800 nach K. Weidemann, 1974, Ansicht von Südost | © Im Jahr 1974 entwickelte Konrad Weidemann eine neue Gesamtrekonstruktion der Pfalz Ingelheim, der 1975 die Veröffentlichung von Rekonstruktionsmodellen aus der Werkstatt des Römisch-Germanischen Zentralmuseums Mainz folgte. Dargestellt ist die Pfalz im karolingischen Bauzustand. Ergebnisse der Grabungen von H. Ament, W. Sage und U. Weimann sind in Auswahl berücksichtigt worden, wobei der ältere Grundriss nach C. Rauch (1930) größtenteils erhalten blieb. Ein neues Rekonstruktionselement ist die Befestigungsarchitektur. Insbesondere Bastionen im Norden, zinnenbekrönte Wehrmauern und Rundtürme, Torturm im Südflügel und befestigtes Heidesheimer Tor.
Datierte archäologische Befunde, die auf eine stark befestigte Pfalzanlage im 8./9. Jahrhundert schließen lassen würden, lagen indessen nicht vor. Es waren - im Gegenteil - sogar Befunde ergraben worden, die einer Befestigung in dieser Form entgegen stehen, z.B. Baulücken anstelle der Pfalzkirche. Vielmehr könnten diese Rekonstruktionsvorschläge in der neuen und vertieften Kenntnis gründen, die aus den damaligen Grabungen von karolingisch-ottonischen Burgen in Nordostbayern oder der sog. Mittelpunktsburgen (Kesterburg auf dem Christenberg bei Marburg, Büraburg bei Fritzlar). Bastionen, Befestigungstürme und Tore begegnen in ähnlicher Form nun auch in Ingelheim, wie der Vergleich mit der Kesterburg zeigt:
Die Anwendung von Rekonstruktionselementen aus dem Burgenbau auf die Pfalzarchitektur ist jedoch, mit wenigen Ausnahmen wie der Pfalzburg von Paderborn, nach heutigem Kenntnisstand nicht zutreffend.
H.J. Jacobi und C. Rauch veröffentlichten 1976 erstmals zahlreiche Grabungspläne und Teile der umfangreichen und sehr aufschlussreichen Fotodokumentation. Anstelle der erwarteten Auswertung wurde dem Planapparat der Wiederabdruck älterer Grabungsberichte beigefügt. Die Grabungsdokumentation gelangt um 1970 fast vollständig in Privatbesitz.
Isometrische Idealrekonstruktion der Pfalz Karls des Großen nach
H.J. Jacobi, 1976 | © Eine Rekonstruktion H.J. Jacobis stützt sich auf zahlreiche in hohem Grad hypothetische Bauelemente, wie z.B. die Säulengänge oder den südlichen Torbau. Insgesamt entsteht eine vollkommen idealisierte Rekonstruktion, die in Widerspruch zu der Mehrzahl der Grabungsbefunde steht. Eine dementsprechend kritische Besprechung der Publikation stammt von W.Sage, der 1976 den bislang umfangreichsten Bericht über die Grabungen 1960-70 veröffentlichte.
