Τα ερείπια της αρχαίας Παλαίρου βρίσκονται στο βορειοδυτικό άκρο της Ακαρνανίας, πάνω σε ύψωμα στα νοτιοανατολικά της Χερσονήσου της Πλαγιάς, σε τοποθεσία που δεσπόζει στην περιοχή. Η αρχαία πόλη απείχε από τη Βόνιτσα 15 χιλ. και από τη Λευκάδα 5 χιλ., ενώ η απόστασή της από τις ακτές ήταν περίπου 5 χιλ.
Η κορυφοσειρά πάνω στην οποία ήταν χτισμένη η πόλη σχηματίζει οροπέδιο νότια. Σε αυτό το οροπέδιο εκτεινόταν η πόλη, που δέσποζε στην πεδινή περιοχή και στη λίμνη Βουλκαριά. Το κάστρο της ήταν σπουδαίας στρατιωτικής σημασίας, καθώς βρισκόταν ανάμεσα στις τρεις αποικίες της Κορίνθου: τη Λευκάδα, το Σόλλιο και το Ανακτόριο. Η πολύ καλή θέση εξασφάλιζε στους Παλαιρείς τον έλεγχο της περιοχής και ταυτόχρονα ασφάλεια. Επίσης, παρείχε ασφαλή διέξοδο μέσα από τις ελώδεις εκτάσεις και τη λίμνη Μυρτούντιον προς την ενδοχώρα, απ’ όπου προμηθευόταν τα απαραίτητα προϊόντα και εφόδια. Πολλά από αυτά τα προϊόντα εξάγονταν από το λιμάνι της, του οποίου τα λείψανα έχουν εντοπιστεί ανατολικά της Πογωνιάς. Η λίμνη εξασφάλιζε στην πόλη επιπλέον και διέξοδο στη θάλασσα, αφού επικοινωνούσε με αυτή βόρεια και νότια μέσω καναλιών.
Σύμφωνα με τον αρχαιολόγο Λ. Κολώνα οι οχυρώσεις της πόλης αποτελούν ένα από τα εκπληκτικότερα δείγματα της Ακαρνανικής οχυρωματικής τέχνης και έχουν μήκος 2 χιλ.
Από την ακρόπολη κατεβαίνει ο περίβολος που περικλείει την πόλη, ενώ υπάρχει και ενδιάμεσο τείχος που χώριζε την πόλη στα δύο, κάτι που ήταν καθιερωμένο σε όλα τα Ακαρνανικά κάστρα.
Το τείχος της πόλης παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, γιατί διατηρείται σε πολύ καλή κατάσταση και αντανακλά την ύπαρξη μιας μεγάλης πόλης. Το σύστημα της τοιχοδομίας της εναλλάσσεται ανάμεσα στο ισόδομο, στο ψευδοϊσόδομο τραπεζιόσχημο και στο πολυγωνικό. Αυτή η εναλλαγή δείχνει πως έγινε σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Από το σωζόμενο τείχος της πόλης ένα τμήμα ανήκει στη 2η χιλιετηρίδα π.Χ. Το πολυγωνικό χρονολογείται στον 5ο αι. π.Χ., ενώ το τραπεζιόσχημο στο τέλος του 4ου αι. π.Χ. Σε ορισμένα σημεία το τείχος διατηρείται μέχρι τον περίδρομο, ενώ σε άριστη κατάσταση διατηρούνται και ορισμένες κλίμακες ανόδου (σκάλες).
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει ο οικιστικός ιστός της πόλης, ο οποίος οργανώθηκε κατά το Ιπποδάμειο σύστημα. Σώζονται επίσης ένας φαρδύς πυλώνας, ο οποίος είναι ανοιγμένος με τέχνη πλαγίως με μια στενή γωνία. Από τους εννέα πύργους του οι τρεις σώζονται σε καλή κατάσταση και βρίσκονται κοντά σε πύλες ή σε άλλα αδύνατα σημεία. Συνολικά η πόλη είχε εννέα πύλες, από τις οποίες οι περισσότερες δεν σώζονται σε καλή κατάσταση.
Η βορειοδυτική τοξωτή πύλη της πόλης αποτελεί ένα από τα καλύτερα δείγματα πυλών της αρχαίας Ελλάδας και έχει πλάτος 2,90 μ. περίπου, ύψος 3,30 και μήκος 6,20 και παρουσιάζει λοξή διαμόρφωση προς την πορεία του τείχους με απόκλιση προς τα ΝΑ. Παρόμοια τοξωτή πύλη υπήρχε και στις Οινιάδες. Μετά τις
Η σωζόμενη πύλη στο ανατολικό τμήμα που αντικρίζει τη λίμνη είναι από σφηνοειδείς πλάκες χονδροειδείς μεν, αλλά πολύ καλά ταιριασμένες με το πολυγωνικό σύστημα τοιχοδομίας. Αυτή έχει πλάτος 2,25 μ., ύψος 3,45 μ. και το υπέρθυρό της αποτελείται από δύο λιθόπλινθους μήκους 3,60 μ. επιπρόσθετα, την πύλη προστάτευε ισχυρός ορθογώνιος πύργος. Αμυντικό σχεδιασμό είχε και η διαστάσεων 4,80Χ6,25 αυλή μπροστά από την πύλη. Πρόκειται για πρωτότυπη αμυντική έμπνευση, αφού εντός αυτής παγιδεύονταν οι επιτιθέμενοι και βάλλονταν από παντού. Από την πύλη ανοίγεται ο πλάτους 4,5 μ. δρόμος προς την αγορά, η οποία καταλαμβάνει ολόκληρο το στενόμακρο πλάτωμα ΝΑ της πόλης, παραπλεύρως του οποίου βρίσκονται τα λείψανα πολλών μεγάλων οικοδομημάτων. Στην αγορά διακρίνονται τμήματα δύο αντικριστών στοών που βλέπουν σε μεγάλη αυλή. Μπροστά στη βορειοδυτική στοά διακρίνονται θεμέλια βάθρων αγαλμάτων. Η αγορά επικοινωνεί με την έξω πεδινή περιοχή μέσω μιας πύλης πλάτους 2,90 μ. Αν και είναι κατεστραμμένη, αυτή η πύλη ήταν πολύ ιδιόμορφη -ίσως ήταν η ισχυρότερη πύλη της πόλης- και η πρωτοτυπία της στη διάταξη των δύο πύργων παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Το συγκρότημα της πύλης είναι κατασκευασμένο αλλού με το πολυγωνικό και αλλού με το τραπεζιόσχημο σύστημα, γεγονός που φανερώνει τις διάφορες φάσεις κατασκευής της. Το βορεινό τείχος είναι ωραίας κατασκευής και στην ένωσή του με το ανατολικό υπάρχει ένας μεγάλος τετράγωνος πύργος. Η βόρεια κεντρική πύλη, από την οποία γινόταν η επικοινωνία της πόλης με την έξω πόλη και το λιμάνι της στη λίμνη Μυρτούντιον, είναι κατεστραμμένη. Κοντά στην πύλη, πλάι στο τείχος, βρίσκονται δύο δίδυμες δεξαμενές νερού διαστάσεων 4,50 Χ 11Χ6,10 μ., οι οποίες είναι λαξευμένες στον βράχο και εσωτερικά καλύπτονταν από κονίαμα.
Μεταξύ τους επικοινωνούσαν με αγωγό σε ύψος 4,40 μ., έτσι ώστε όταν γέμιζε η πρώτη το νερό να τρέχει στη δεύτερη. Το μέρος αυτό του τείχους διασχίζει τη χαράδρα και σώζεται σε καλή κατάσταση, αφού λείπει μόνο το τμήμα με τις επάλξεις. Στη δυτική πλευρά σώζεται η πύλη, που είναι κυκλώπειας κατασκευής, με ίσιο υπέρθυρο και κατασκευασμένη με επιμέλεια πλαγίως σε τοίχο που σχηματίζει ορθή γωνία, όπως και η ανατολική πύλη. Πολύ καλά σώζεται επίσης και ο δυτικός πύργος, ο οποίος είναι ο μεγαλύτερος (11,60Χ14,30 μ.) και ελέγχει όλη την περιοχή από τη λίμνη μέχρι και τον κόλπο της σημερινής Παλαίρου. Στο μεγαλύτερο μέρος του είναι χτισμένος με το τραπεζιόσχημο σύστημα, εκτός από ένα μικρό μέρος της νότιας πλευράς που είναι χτισμένο με το πολυγωνικό σύστημα. Την οχύρωση της πόλης συμπλήρωναν μικρά οχυρά ή πύργοι, ένα στη θέση Κακαβούλα, που λέγεται πως το έχτισε ο Πύρρος όταν κατέλαβε την Ακαρνανία, ένα στη θέση Καστρί, δύο στην πλαγιά Τσερικά κ.ά. Τμήμα των οχυρωματικών θέσεων της πόλης πρέπει να ήταν και το οχυρό πάνω στη ψηλότερη κορυφή της Χερσονήσου, που σήμερα ονομάζεται Στέρνα, από τη σωζόμενη αρχαία δεξαμενή, η οποία πιθανώς να χρησιμοποιούνταν στα επόμενα χρόνια για το πότισμα των ζώων. Η ύπαρξη μεμονωμένων οχυρών θέσεων είναι αρκετά συχνή σε κάστρα της Ακαρνανίας. Τέτοια οχυρά είχαν η Αλυζία, στη θέση Καστρί απέναντί της, οι Δηριείς στην κορυφή του Λιγοβιτσίου, οι Φοιτίες στη θέση Αγία Δευτέρα κ.ά. Στο Μουσείο του Θυρρείου φιλοξενούνται ευρήματα από την Αρχαία Πάλαιρο όπως επιτύμβιες στήλες, ένα μαρμάρινο ανάγλυφο Νυμφών του 4ου αι., 19 ξοανόμορφα και αρχαϊκά πήλινα εδώλια θεών ή ανθρώπων κ.ά. Τα δύο σημαντικότερα νεκροταφεία της πόλης εκτείνονται στα δυτικά και στα νότια εντός των τειχών. Κοντά στη χαράδρα που βρίσκεται δίπλα στην πόλη υπήρχε ιερό στο οποίο ανακαλύφθηκαν τρία αγάλματα, ανάμεσά τους ήταν της θεάς Άρτεμης, που μεταφέρθηκαν στο Εθνικό Μουσείο Αθηνών το 1897. Ο αρχαιολόγος Κ. Α. Ρωμαίος παρατήρησε ακόμη στο ιερό της αρχαίας Παλαίρου δύο άμορφους κορμούς γυναικείων μαρμάρινων αγαλμάτων, πολλές ενεπίγραφες στήλες και ένα ανάγλυφο φίδι σε βράχο. 
Τα νομίσματα της πόλης που έχουν βρεθεί καλύπτουν το χρονικό διάστημα του 350-250 π.Χ. και φέρουν από τη μια όψη κεφαλή γυναικός και το όνομα της πόλης, ΠΑΛΑΙΡ, και από την άλλη τον Πήγασο. Πριν από λίγα χρόνια απαλλοτριώθηκαν 315 στρέμματα στον αρχαιολογικό χώρο της πόλης, που περιφράχθηκε και έγιναν εργασίες καθαρισμού σε 150 στρέμματα. Το χρονικό διάστημα 2003-2008 πραγματοποιήθηκαν επίσης ηλεκτροδότηση και υδροδότηση, αποσυμφόρηση τριών πυλών, καθαρισμός δεξαμενών, ασφαλτόστρωση του δρόμου πρόσβασης και δημιουργήθηκε χώρος υποδοχής επισκεπτών. Επίσης, πραγματοποιήθηκε και μια μικρής έκτασης ανασκαφή και συντήρηση των ευρημάτων.
