Στο αρχαίο ιερό οι έρευνες περιορίστηκαν στην ανασκαφή αδιατάρακτων στρωμάτων, με σκοπό αφενός τη χρονολόγηση της κατασκευής του μνημειώδους αναλήμματος και αφετέρου την καλύτερη κατανόηση της φύσης της λατρείας. Στα ευρήματα συγκαταλέγονται λίγα πήλινα ειδώλια, κυρίως γυναικείων μορφών και ορισμένα χάλκινα αναθήματα, όπως μικρογραφικές πόρπες και άλλα κοσμήματα. Τα ευρήματα αυτά παραπέμπουν μάλλον σε κάποια γυναικεία θεότητα.
Στο επίμηκες κτίριο ολοκληρώθηκε η αποκάλυψη σε έκταση του κτιριακού συγκροτήματος πρωτοβυζαντινών χρόνων. Η αρχική φάση της οχύρωσης και των χώρων φαίνεται ότι χρονολογείται στην αρχαϊκή τουλάχιστον περίοδο. Αξίζει να σημειωθεί ότι ανάμεσα στους πεσμένους λίθους βρέθηκε μία ενδιαφέρουσα τιμητική επιγραφή που αφορά κάποιον Κλεαίνετο από την Αιτωλία και σχετίζεται με ένα γνωστό περιστατικό, το οποίο μαρτυρείται από επιγραφές που βρέθηκαν παλαιότερα στην Αθήνα, οι οποίες αναφέρονται στον πειρατή Γλαυκέτη που είχε καταλάβει την Κύθνο στα τέλη του 4ου π.Χ. αιώνα. Ακόμα, βρέθηκαν πολύ σημαντικές επιγραφές. Η μία, σε δωρική διάλεκτο, είναι ψήφισμα του Δήμου Κυθνίων που ορίζει κάποιους οικοδομικούς περιορισμούς, καθώς και το πρόστιμο που θα εισπράξουν οι θεωροί στην περίπτωση παράβασης. Η άλλη μακροσκελής επιγραφή είναι τιμητική και αναφέρεται στις σημαντικές τιμές που αποδίδουν ο Δήμος και η Βουλή των Κυθνίων σε κάποιο πρόσωπο.
Τέλος, η ανασκαφή εξωτερικά και περιμετρικά της τρίκλιτης πρωτοβυζαντινής βασιλικής αποσκοπούσε στην περαιτέρω ανάδειξη του μνημείου.