84年至1992年的大规模维修中，考古队员在施工中发现了朝阳北塔下方的十六国时期、北魏、隋代、唐代和辽代的夯土塔基。在结合史料和其他出土文物之后，考古人员才最终确定了朝阳北塔的历史。该塔始建于北魏年间，由冯太后下令修建，初名为“思燕佛图”，建筑位置位于原前燕、后燕、北燕的宫殿建筑基址之上。隋朝仁寿二年（602年），营州为了安放隋文帝所赐佛舍利，在原思燕佛图的位置上新建了一座“梵幢寺塔”。唐玄宗天宝年间，该塔被赐名“开元寺塔”并再次重修。辽代时，该塔被重命名为延昌寺塔并先后两次加以重修，重修后的朝阳北塔保留了