목탑지에는 한 변이 약 21m인 정방형의 기단이 이중으로 되어 있고, 심초석이 놓여 있었다. 공간 중간에는 미확인 건물 기초부가 확인된다.  이것은 백제 사원 중 최대 규모이다.
목탑지의 경우 한 변 길이 21.2m인 정방형의 기단이 이중으로 되어 있어, 결과적으로 3중 기단처럼 높게 만들어져 있었는데 심초석은 지상에 놓여 있었다. 목탑지와 금당지 사이에서는 동서 21.5m, 남북 20.8m인 방형의 건물 기초부가 확인되었는데, 목탑지의 기초부와 규모나 축조 기법이 같다. 하지만 그 성격에 대해서는 아직 별다른 의견이 제시되지 않아 과제로 남아 있다. 제석사지는 동서 회랑 사이가 약 100m이고, 중문에서 강당 사이의 거리가 약 140m에 달하는 백제의 사원 중에서는 최대급에 속한다. 강당지 좌우에 별도 건물지의 흔적이 보이지 않는 것은 이전 시기의 백제사원과 다른 점이다.