Büyükkaya (= großer Fels) ist der Name eines 550 x 200 m messenden Bergrückens, der den Nordosten des Stadtgebiets von Hattusa beherrscht. Seinen Namen verdankt er einer Felsfront, die rund 100 m über das Gebiet der Unterstadt emporragt. Ursprünglich bestand dieser Rücken aus einer Reihe von einzelnen Felskuppen und -klippen. Erst durch künstliche Erdanschüttungen hat er seine heutige in drei Plateaus gegliederte Gestalt erhalten.

Die früheste Besiedlung von Büyükkaya lässt sich für das Chalkolithikum nachweisen (6. Jahrtausend v. Chr.), gefolgt jedoch von einer langen Pause. Im späten 3. Jahrtausend v. Chr. wurde Büyükkaya in der späten Frühbronzezeit erneut besiedelt. Baumaßnahmen auf dem Oberen Plateau stammen aus der Zeit als assyrische Handelskolonie im frühen 2. Jahrtausend v. Chr. Die so genannte Ostmauer aus dem 16. Jahrhundert belegt eine große Ausdehnung der Stadt bereits in dieser frühen Zeit. Große unterirdisch angelegt Getreidespeicher stammen ebenfalls aus dieser Zeit. In der hethitischen Großreichszeit wurden einige Baukomplexe und weitere Getreidespeichergruben eingerichtet.

Spuren eines gewaltsamen Untergangs der hethitischen Besiedlung fanden sich nicht. Kurz nach Aufgabe der Stadt zu Beginn des 'Dunklen Zeitalters' im 12. Jahrhundert ließen sich jedoch Siedler der Frühen Eisenzeit auf Büyükkaya nieder. In der Mittleren Eisenzeit von der Mitte des 10. bis in die zweite Hälfte des 9. Jahrhundert v. Chr. gab es eine flächendeckende Besiedlung des Bergrückens.

Aus der Spätzeit stammen vereinzelte Streufunde wie galatische und römische Scherben sowie einige römische Gräber.