古市古墳群(世界文化遺産)を構成する古墳の1つで、中位段丘(国府台地)上に築造された大型前方後円墳である。前方部を南方に向け、墳丘長110m、後円部は直径72m,高さ12mの3段築成、前方部は幅50ｍ,高さ6mの2段築成である。墳丘外表では葺石,円筒埴輪列や形象埴輪(家形・蓋形・盾形・靫形・冑形埴輪など)が認められる。墳丘くびれ部両側には造り出しを付すほか、墳丘周囲には馬蹄形の周濠が巡らされる(空濠、現在は埋設保存)。
　埋葬施設は明らかでないが、後円部墳頂の陥没坑から盗掘に遭っていると見られるが石材は認められず、粘土槨や木棺直葬と伝わる。副葬品も詳らかでないが、伝出土鏡1面が宮内庁書陵部に所蔵されるほか、伝出土鏡1面が知られ(現在は所在不明)、伝出土刀剣類が旧所有者から東京の博物館に寄贈されたという。
　北側の西名阪自動車道の下方にある赤面山古墳(一辺15mの方墳,国指定史跡)は大鳥塚古墳の陪塚と推測されている。
　大鳥塚古墳，赤面山古墳ともに古墳時代中期の5世紀前葉頃の築造と推定される。古市古墳群では大王墓の仲津山古墳と同時期とされ、巨大前方後円墳(大王墓)に次ぐ大型前方後円墳として、当時のヤマト王権の政治階層を示す古墳になる。