มีหลักฐานทางโบราณคดีปรากฏชัดเจนว่าอาณาจักรโคตรบูรใช้อักษรปัลลวะ อักษรหลังปัลวะ และอักษรขอมโบราณในการจารึกหลักหิน หลักศิลา อิฐเผา และใบเสมา โดยใช้ทั้งภาษาสันสกฤต ภาษาบาลี ภาษาเขมร และภาษาลาวมอน (ไทยเรียก ภาษามอญโบราณ) การใช้อักษรและภาษาดังกล่าวปรากฏอยู่ทั่วไปในสองฝั่งแม่น้ำโขง ซึ่งเป็นลักษณะร่วมกันกับกลุ่มเมืองโบราณต่าง ๆ ในแถบลุ่มน้ำมูลและน้ำชี จากนั้นพบว่าก่อนการล่มสลายของอาณาจักรหรือช่วงก่อนการสถาปนาอาณาจักรล้านช้างของสมเด็จพระเจ้าฟ้างุ้ม (ครองราชย์ พ.ศ. 1896-1915) อาณาจักรโคตรบูรได้มีการใช้อักษรธรรมลาวโบราณซึ่งมีลักษณะทางอักขระวิธีร่วมกันกับอักษรปัลลวะในการจารึกหลักศิลา อายุของจารึกปรากฏจุลศักราช 314 (พ.ศ. 1495) หรือราวปลายพุทธศตวรรษที่ 14 ก่อนสถาปนาอาณาจักรล้านช้างราว 4-5 พุทธศตวรรษ แต่อาจมีอายุน้อยกว่าการเข้ามาของอักษรปัลวะในแถบลุ่มน้ำโขง โดยจารึกดังกล่าวใช้ภาษาลาว-ปาลี อีกทั้งมีหลักฐานว่าอาณาจักรโคตรบูรได้มีการใช้อักษรลาวเดิมหรืออักษรลาวเก่าจารึกหลักศิลาในช่วงก่อนการล่มสลายของอาณาจักรไม่เกินสองร้อยปีซึ่งปรากฏในจารึกวัดร้างบ้านแร่ เมืองสกลนครด้วย การใช้อักษรลาวเดิมหรืออักษรลาวเก่านี้นักวิชาการบางกลุ่มสันนิษฐานว่า อาจพัฒนามาจากการใช้อักษรธรรมลาวโบราณที่ปรากฏในจารึกศิลาเลกรอบระเบียงวัดพระธาตุหลวงหรือจารึกจันทะปุระ เลขทะเบียน ທຫຼI/13 หรือไม่ก็พัฒนามาจากอักษรลาวเดิมที่ปรากฏในผนังถ้ำนางอั๋น เมืองจอมเพ็ด และจารึกวัดวิชุน เมืองหลวงพระบาง ซึ่งเป็นอักษรที่รับอิทธิพลโดยตรงจากชนชาติลาว การรับอักษรดังกล่าวจากชนชาติลาวซึ่งอพยพมาจากอาณาจักลาวเดิมที่ตั้งอยู่ทางตอนใต้ของจีน อาจแสดงให้เห็นว่าอาณาจักรโคตรบูรกำลังเสื่อมอำนาจลง โดยกลุ่มอำนาจใหม่นั้นมาจากทางตอนเหนือของอาณาจักร แต่นักวิชาการบางกลุ่มกลับเห็นว่าการเสื่อมอำนาจของอาณาจักรอาจเริ่มจากกลุ่มอำนาจใหม่ทางตอนใต้คือกลุ่มอาณาจักรกัมพูชา