Обектът е проучван за първи път между 1975 и 1980 г. През 2011 г. археологическото проучване е подновено под ръководството на Илиана Борисова-Кацарова и Андрей Аладжов, а финансирането е осъществено по програма „Култура 2011” на Столична община. При проучването е разкрит напълно комплексът на Западната порта на Сердика, елементи от уличната мрежа – главната улица с посока Изток-Запад с прилежащите водопровод и канализация, както и комплексите от помещения, намиращи се в непосредствена близост до вътрешното лице на крепостната стена. 

 

От градската укрепителна система е разкрит проходът на Западната порта на Сердика, част от крепостната стена на север от портата, петоъгълна кула северно от портата и триъгълна кула по дължината на стената, стълбище от вътрешната страна на стената.
 

Крепостната стена е проследена на 60 м от портата. До 23 м стената продължава в северна посока, след което прави чупка на североизток. Нивата на разрушаване на стената са различни по нейното протежение. Най-високо са запазени частите при портата и северната й кула. Максималната ширина на стената от е 4,50 м.  При последното проучване са установени няколко етапа в строителството й:
 

1) В края на ІІІ – началото на ІV в. стената е била широка 2,70 м, изградена в opus mixtum. В суперструкцията личат множество преправки с употреба на различни камъни, хоросан и архитектурни детайли. Разкрит е пояс от пет реда тухли, под който градежът е от ломени камъни и отделни волуни, споени с хоросан. Цокълът е широк 0,33 м. В дълбочина градежът губи характера си на лицев, т.е. достигната е субструкцията на крепостната стена от края на ІІІ или началото на ІV в. 
 

2) През V – VІ в. крепостната стена е удебелена, като към западното лице на по-ранната стена е добавен тухлен пояс. По същото време са построени петоъгълните кули, фланкиращи портата, триъгълната кула при чупката, каменно стълбище за изкачване към северната петоъгълна кула, долепено до източното лице на стената, и вероятно е преустроена западната порта.
 

Северната кула на портата има форма на петоъгълник, чийто остър връх е изнесен значително пред външния фронт на западната порта, а задната й част е инкорпорирана в крепостната стена. В суперструкция е градена от тухли, споени с хоросан, има цокъл от варовикови блокове и преупотребени архитектурни детайли, субструкцията е от ломен камък, споен с хоросан. Дълбочината на основите достига до 9 м под нивото на съвременните улици. Този градеж засега се датира във втората половина на V (след нападението на хуните) или VІ в. (времето на император Юстиниан), за което свидетелстват и някои исторически извори. В югозападната стена на кулата (откъм подхода към градската порта), от нивото на цокъла от каменни блокове е бил изграден вход в приземното помещение на кулата. Във вътрешността на кулата е изградено правоъгълно помещение с широка полукръгла апсида на запад.
 

На мястото на чупката е разположена триъгълна крепостна кула.

 

Проходът на портата е широк 4 м. В западния край е стеснен до 3,40 м от два симетрично разположени каменни блока, вероятно от затварящата конструкция. Образуваният проход (пропугнакулум) е дълъг 7,65 м. В западната си част той е изграден от големи правоъгълни каменни блокове, свързани с железни скоби. 
 

При подновените разкопки е проучено и преграждане на прохода на Западната порта с градеж от преизползвани тухли, споени с глина и хоросан. Запушването е от времето на император Фока (603 г.).

 

Главната улица на града, свързваща Западната порта с Източната. При разкопките на Западната порта от трасето на decumanus maximus се разкри участък с дължина около 20 м и широчина 4 до 6 м. Уличното платно е изградено от големи грубо обработени дебели каменни плочи от консолидиран микритен варовик. Плочите са наредени плътно една до друга, на места добре нивелирани, на места не. Decumanus maximus се датира в периода ІV-VІ век, когато е използван едновременно с преустроените крепостна стена, кула и порта.
 

На север от decumanus maximus започна разкриването на трасето на улицата с посока север-юг. Разкритият досега участък от уличното платно започва непосредствено на север от decumanus maximus и се проследява успоредно на източния профил на обекта, като част от трасето попада под късните градежи от началото на ХХ век, под ул. „Вашингтон“. Настилката е изградена от по-прецизно изработени варовикови плочи, които са добре нивелирани. Кардото се датира в периода ІV-VІ век, и е синхронно с декумануса.

Под каналите западно от портата беше разкрита частично каменна настилка от по-ранна улица. Тази улица има посока североизток-югозапад, с известно отклонение от трасето на късния decumanus maximus на югозапад. Изградена е от добре обработени каменни плочи, долепени плътно една до друга и много добре нивелирани.
 

Разкритият участък вероятно е фрагмент от най-ранния decumanus maximus, функционирал едновременно с първата каменна крепост в периода ІІ-ІІІ век.

 

В северния края на сега проученото пространство беше проучена сграда от по-ранен период на обитаване, която има различен градеж и планировка от проучваните досега. Материалите, които се откриха в нея, могат да се датират в предхристиянско време – ІІІ или началото на ІV век. Открити бяха фрагменти от теракота – олтар или едикула с форма на античен храм с изображение на орел в средата, кацнал върху шишарка.
 

В този участък се развива архитектурен комплекс, състоящ се от долепени едно до друго верижни помещения, част от една или две сгради, които в последния си период на съществуване – края на V-VІ век вероятно са били свързани с отбранителните функции на портата.
 

Помещенията са в сложна стратиграфска суперпозиция. Зидовете им се пресичат, подпъхват или разрушават един друг, което говори за многобройни преправки в късо време. Целият комплекс е долепен до вътрешното лице на крепостната стена и се датира в периода ІІІ-VІ век, предимно края на ІV-VІ век.
 

През 2012 г. проучването отново е финансирано по проект на програма Култура на Столична община и продължава както в разкритите през миналата година участъци, така и в северна и източна посока, където са регистрирани останки от монументална архитектура. Разкриват се нови елементи на градоустройството на Сердика. Предстои разкриването на крепостната стена с прилежаща триъгълна кула, намиращи се в северната половина на обекта.