گیرشمن در خلال کاوش متوجه شد که بنای زیگورات در دو مرحله ساخته شده است. در مرحله اول، یک حیاط مرکزی مربع که رواق‌ها و اتاقی‌های باریک و کشیده در دورتادور آن ساخته شده است. ورودی بعضی از اتاق‌ها در حیاط مرکزی و بعضی دیگر از بیرون بوده است. این حیاط و اتاق‌های آن بر روی سکویی آجری که طول هر ضلع آن 105 متر است، ساخته شد. در مرحله دوم، رواق‌ها و ورودی اتاق‌هایی که از حیاط مرکزی باز می‌شدند، مسدود شده و حیاط مرکزی با انبوهی از خشت در سه ارتفاع مختلف پر شده که به ترتیب طبقات دوم، سوم و چهارم را شکل داده‌اند، در واقع پی هر سه این طبقات از  کف طبقه اول شروع می‌شود. بنابراین زیگورات چغازنبیل یک هسته خشتی توپر است که پوستۀ آجری بر روی آن کشیده‌اند. بر روی طبقه چهارم، معبد اعلی به صورت یک اتاق ساخته شده بود. این معبد اعلی یا همان کوکونوم (Kukunum)  به ناپیریشا یکی از خدایان بزرگ مردم ساکن کوه‌های سرزمین ایلام تقدیم شده است.