가림성에 대한 발굴은 여타의 산성 발굴과 마찬가지로 문지와 성벽에 대한 발굴이 먼저 이루어졌다. 발굴은 1996년부터 시작되었는데 이때의 조사는 남·동문지에 대한 조사였다. 당시 조사에서는 조선시대의 문루시설물까지 조사하고, 그 하부에 백제와 관련된 시설물이 있음을 확인하였다. 이후 가림성에 대한 성벽 정비가 시작되었고, 2011년 동성벽에 대한 정비 이전 성외벽 노출조사를 진행하였다. 이 조사를 통해 외성이 내성보다 늦게 축조되었을 가능성이 제기되었고, 백제의 성벽은 부여 나성 중 동나성의 성벽과 유사한 내탁식의 토축부와 석축부로 이루어졌음이 확인되었다. 그리고 성외벽 구지표면으로 추정되는 곳에서 백제의 대부완과 내면에 중호의 내박자 흔적이 남겨진 토기편(스에키계) 등 백제 사비기 당시의 것만이 출토되어 내성의 실질적 축조 연대가 이 시기 이전임을 확인하였다.
부여 가림성 조선시대 문루시설물 밑에 백제 관련 시설물을 확인 후 조사를 통해 외성이 내성보다 늦게 지어졌을 가능성과 백제 성벽이 부여 동나성의 성벽과 유사함을 확인했다. 또한 내성이 부여 시기 이전에 지어졌음을 확인했다.