على بعد ثلاثة كيلو مترات، وفي الشمال من باب بغداد تم الكشف عن ثلاثة قصور أطلق على هذه القصور اسم قصر المعتصم 833-842 م، وهو قصر كبير المساحة يبلغ طوله 168 مترًا وعرضه 74 مترًا وفي الجهة الشمالية يقع مدخله الرئيسي المؤلف من ثلاثة أبواب مدعمة بأبراج نصف دائرية. ويتقدم القصر حديقة كبيرة تقع في القسم الشمالي من القصر، أبعادها 68.5 × 50 م محاطة بجدران من ألواح اللبن مدعمة بأبراج نصف دائرية مفرغة ذات أبواب، عدا باب الحديقة في الشرق والغرب أما الباب الرئيسي فيقع في الشمال.
ولا بد لدخول القصر من عبور الحديقة الكبرى، ويتم ذلك من الجهة الشمالية الغربية للقصر حيث المدخل الرئيسي الذي ينتهي بالفناء الداخلي الكبير، وإلى الشرق من الباحة البيوت السكنية للأميرات والوصيفات والحرس والمطابخ.
ويلي الفناء الكبير، مقر الخليفة كما يلي دور السكن دار الضيافة أما مقر الخليفة فهو يتألف من بهو كبير مفروش ببلاطات زجاجية وعلى طرفيه غرفتان واسعتان وفي نهايته قاعة الاستقبال أو العرش التي تتصل من جهة الجنوب، وعبر رواق مسقوف بحديقة داخلية واسعة.
وأما دار الضيافة فهي مؤلفة من فناء واسع ورواق جنوبي مسقوف تنفتح عليه خمس غرف واسعة تقع خلفها حديقة داخلية متاخمة للحديقة الخلفية وبمساحة مماثلة.
ولقد تم اكتشاف آثار الزخارف الملاطية والخشبية والجصية التي تدل على مكانة القصر وإمكان اشغاله من قبل الخليفة نفسه، فقد قرئت جملة على الجدار فيها ذكر اسم الخليفة المعتصم الذي حكم من 833 م 842 م.
وإلى الجنوب الشرقي من قصر المعتصم وعلى بعد 98 مترًا يقع قصر آخر بمساحة 160 × 117 م وهو أشبه بالحصن الدفاعي ولقد أنشئ خارجه مسجد وحمام. وثمة قصر ثالث يقع إلى الشرق من القصر الثاني. وهو بمساحة 102 × 110 م ويضم قاعات وغرفًا حول باحات داخلية وللقصر مسجد صغير.