Ett utsmyckat romerskt mynt, medeltida silvermynt, en kopparfigur, en fingerborg, fönsterglas och en nyckel grävdes fram.
Stiftelser upptäcktes också, som visar den ursprungliga strukturen av Auckland Castle i County Durham var "betydligt större" än vad man trodde.
Dr Christopher Ferguson sa att han var "uppspelad över att ha upptäckt ett så stort fynd".
Det tyder på att slottet inte skapades som en herrgård för prins Bishops av Durham, som tidigare trott, men att det alltid hade varit ett stort slott komplex.
En fem månader lång utgrävning har genomförts inför en ny museiutbyggnad i slottets Scotland Wing, som tidigare användes för att hålla skotska krigsfångar.
Durham University arkeologiska tjänster chef Peter Carne sade arbetet hade "aktiverat en aldrig tidigare skådad mängd" av forskning om slottet och dess grunder.
Det nya museet, som ska öppnas 2019, kommer att titta på trons historia i Storbritannien.
Arkeologer som arbetar på ett 900-årigt slott har hittat "sällsynta och oväntade" artefakter.