牽牛子塚古墳の南東に隣接する7世紀後半の一辺約10ｍの方墳である。2010(平成22)年10月中旬、牽牛子塚古墳周辺の発掘現場埋め戻しの際、明日香村教育委員会技師の西光慎治が古墳の南東約20mに埋まっていた1mほどの石に人為的に割れた痕跡を見つけ、その周辺を発掘したことが発見に繋がった。埋葬施設は巨岩を刳り抜いた蓋板と床板から構成され、墓室は長さ約2.36m,幅約0.95m,高さ約0.6mで、床板には幅,深さとも2cmほどの排水溝がある。
　越塚御門古墳は『日本書紀』の記述から飛鳥時代の皇族である大田皇女の墓である可能性が高いといわれている。ただ、宮内庁は斉明天皇陵と治定している車木ケンノウ古墳付近にある墳土を大田皇女の陵墓としている。