Tháng 4/2001, trong lúc đào đất khai thác quặng ti tan tại vùng đồi cát tại hai thôn Phương Diên và Mỹ Khánh (xã Phú Diên, huyện Phú Vang, Thừa Thiên Huế), các công nhân của công ty Khoáng sản TT-Huế bất ngờ phát hiện một công trình bằng gạch cổ xưa mang kiến trúc khác lạ nằm sâu dưới lòng đồi cát ven biển. Tháng 9/2001, chính quyền, cơ quan quản lý văn hóa cho tiến hành khai quật công trình cổ. Tháp cổ độc đáo khi ấy nằm vùi sâu trong lòng cát 5-7m, thấp hơn mực nước biển 3-4m và chỉ cách mép nước biển 120m.
Trải qua 12 thế kỷ, tháp bị vùi lấp trong cát. Hiện tại, công trình được bảo tồn tại chỗ trong một kiến trúc nhà kính nhằm hạn chế tối đa những tác động tiêu cực của môi trường thiên nhiên.
Cấu trúc còn lại của tháp Phú Diên gồm phần móng tháp, đế tháp, chân tháp, thân tháp, diềm mái và lòng tháp. Mặt bằng lớp dưới cùng của tháp dài 8,22 mét, rộng 7,12 mét. Phần trang trí ở chân tháp có hình người, những viên gạch nung xen kẽ ngang dọc. Cửa chính tháp quay về hướng Đông.
Những cấu trúc gạch xây cho thấy tháp tòa tháp cũng sử dụng kỹ thuật xây tháp đặc biệt, không hề có mạch kết dính.
Bảo tàng Lịch sử Thừa Thiên Huế cho biết, Tháp Chăm Phú Diên là một trong những kiến trúc tháp có niên đại sớm nhất trong lịch sử kiến trúc tháp Chăm, được xây dựng vào thế kỷ VIII, thuộc nhóm tháp khởi đầu của kiến trúc tôn giáo khi chuyển sang xây dựng bằng chất liệu bền vững.
Cách 5m phía trước cửa chính của tháp có một bệ thờ được xây hình khối vuông bằng chất liệu gạch với kỹ thuật mài xếp liền khít cao 1,4m, cạnh dài 1,38m. Các nhà nghiên cứu cho rằng trước kia đây là nơi đặt tượng thờ.Tháp có bốn cửa, gồm một cửa chính và ba cửa còn lại là cửa giả. Trong lòng tháp có một Yoni (sinh thực khí nữ) bằng đá hình vuông, ở giữa còn một cái gờ hình tròn là chân đế cho một Linga (sinh thực khí nam).
So với các tháp Chăm còn tồn tại ở Việt Nam, vị trí tọa lạc của tháp Phú Diên nằm cạnh bờ biển, sâu dưới lòng đất là một điều đặc biệt. Trong khi, phần lớn các tháp Chăm khác tại Việt Nam đều nằm trên các đỉnh đồi và cách xa bờ biển
Do thời gian và tác động của thiên nhiên sau 12 thế kỷ, các khối xây dựng đã bị biến dạng nhiều nhưng vẫn có thể nhận thấy sự tinh tế, tài hoa của những đường nét, hình khối kiến trúc
Dù trải qua hàng thế kỷ, đến nay ngôi tháp vẫn giữ được màu gạch đỏ hồng đẹp mắt. Các mẫu gạch đều xốp, có kích thước không đều.
Tháp Phú Diên được công nhận là Di tích quốc gia ngay sau khi phát lộ vì những giá trị về văn hóa và lịch sử độc đáo. Tháng 10/2005, tháp được tiến hành bảo tồn tu bổ và hoàn thành vào tháng 5/2007.
Với những giá trị về văn hóa - lịch sử của công trình, ngày 15 tháng 3 năm 2022, Tổ chức Kỷ lục Việt Nam - VietKings chính thức có quyết định xác lập Kỷ lục số 2729/KLVN/2022 cho Tháp Chăm Phú Diên là Tháp Chăm cổ chìm sâu dưới cồn cát ven biển được khai quật và bảo tồn đầu tiên tại Việt Nam. Bộ hồ sơ sau đó tiếp tục được các đơn vị liên quan phối hợp với Tổ chức Kỷ lục Việt Nam (VietKings) đề cử đến Liên minh Kỷ lục Thế giới (WorldKings). Sau 03 tháng xem xét hồ sơ, Liên minh Kỷ lục Thế giới (WorldKings) chính thức thông qua đề cử và có quyết định cấp bằng Kỷ lục Thế giới đến các đơn vị liên quan vào ngày 30 tháng 5 năm 2022, số xác lập WK/USA.INDIA/605/2022/No.70. Theo đó, Tháp Chăm Phú Diên chính thức được ghi nhận Kỷ lục là Tháp chăm cổ bằng gạch chìm sâu dưới cồn cát ven biển được khai quật và bảo tồn đầu tiên trên thế giới.
----------------------------
Dự kiến, Kỷ lục Việt Nam được Tổ chức Kỷ lục Việt Nam (VietKings) trao tặng đến hai đơn vị gồm Bảo tàng Lịch sử Thừa Thiên Huế và UBND Xã Phú Diên, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế. Đồng thời, dịp này Hội đồng Liên minh Kỷ lục Thế giới (WorldKings) sẽ Ủy quyền cho lãnh đạo Tổ chức Kỷ lục Việt Nam trao tặng đến 02 đơn vị vào ngày 27/6/2022 tại tỉnh Thừa Thiên Huế. Đây là một hoạt động trong khuôn khổ Festival Huế 2022 .