1896 konnte Eugen Nägele im Auftrag der Reichslimeskommission Mauerzüge ergraben, die ein verschobenes Rechteck mit einer durchschnittlichen Ausdehnung von 120 x 100 Metern bildeten. Da es sich nach den heute verlorenen Begleitfunden um keine römische Anlage handelte, identifizierte Nägele die Überreste als fränkische Burg, die für die erstmals um 1089 genannte Ortschaft namengebend („Altinburc“) geworden war. Die jüngere historische Forschung hat plausibel dargestellt, dass der in schriftlichen Quellen fassbare Oferdinger Königshof („castellum onfridinga“) die Altenburger Anlage mit umfasste: Wie andernorts war der Gesamtkomplex aus Wirtschaftshof samt Kirche einer- und Befestigungsanlage andererseits auf zwei verschiedene Standorte, die späteren Ortschaften Oferdingen und Altenburg, verteilt. An einem der beiden Orte muss sich auch das eigentliche „palatium“ (Palast) befunden haben. Die Oferdinger/Altenburger Pfalz ist demnach als Schauplatz eines Gerichtstages im Jahr 914 anzusehen, in dessen Verlauf König Konrad I. den schwäbischen Herzog Erchangar verbannte. Da sich der Herzog den königlichen Machtansprüchen weiterhin widersetzte, wurde er schließlich 917 auf Geheiß des Königs als Aufrührer enthauptet. Für das 10. und 11. Jahrhundert fehlen weitere Nachweise der Burganlage. In der Zwiefalter Chronik von 1135 wird der Ortsname Altenburg dann explizit mit „dem Alter der dort vor langer Zeit erbauten Burg“ erklärt („viculus ex vetustate urbis antiquitus ibi constructae Altinburc vocitatus“). Im Zusammenhang mit der durch Bischof Werner II. von Straßburg (gest. 1077), einem Bruder der Grafen Kuno und Liutold von Achalm, vollzogenen Weihe der Altenburger Nikolauskirche, deren Südwand einen kleinen Abschnitt des Burgmauerverlaufs markiert, wird die Anlage selbst bereits nicht mehr genannt. Die Zwiefalter Chronik berichtet außerdem, dass die Brüder Kuno und Liutold von Achalm den Weiler Altenburg zunächst als möglichen Standort ihrer dann in Zwiefalten realisierten Klostergründung in Erwägung gezogen hatten.
