Dopo aver accertato lentità del deposito archeologico, dal 1993 la collina è al centro di uno scavo archeologico che, con il 2004 ha raggiunto un totale di 36 mesi di lavoro, una rotazione di oltre 1000 archeologi e lesplorazione di quasi 2 ettari di terreno. Lo scavo sta comunque continuando per tre mesi allanno fornendo ulteriori ed interessanti spunti di ricerca che rivelano lenorme potenziale archeologico e monumentale dellarea della fortezza.
La complessa sequenza archeologica riconosciuta offre un significativo campione della storia insediativa medievale toscana: ha inizio nei secoli della transizione dalla tarda romanità, prosegue per tutto lalto medioevo e, dopo unapparente interruzione, riprende fra metà XII secolo e inizi XIV secolo. Loccupazione più antica, durata per circa cinque secoli che non hanno lasciato traccia nelle fonti scritte, è suddivisibile in quattro macro fasi di villaggio.
Tra V e VI secolo, la collina era occupata da un nucleo di carattere agricolo ed allevatizio, del quale sinora sono state riconosciute solo alcune componenti. Dagli inizi del VII secolo agli inizi del X secolo evolve lentamente in unazienda fondiaria. Le dimensioni dei contesti insediativi succedutisi, pur significative, sono da considerare parziali; abbiamo sino ad oggi indagato poco più del 16% del terreno, corrispondente a gran parte dellarea sommitale.
Il cantiere è nato come sperimentale, coniugando nuove strategie di indagine con le risorse messe a disposizione dalle nuove tecnologie. Lintero progetto è stato portato avanti in parallelo alla sperimentazione di un sistema di documentazione completamente informatizzata del cantiere di scavo. Il tentativo di gestire interamente in digitale lo scavo archeologico, si è imposto nel tempo come il contributo di grande novità che il progetto Poggio Imperiale sta portando. Poggibonsi è infatti lunico cantiere interamente catastato allinterno di una piattaforma GIS (Geographic Information System) relazionata ad un articolato sistema di archivi; contiene lintera memoria dellintervento (dalle indagini preliminari al deposito archeologico, dagli scarichi di terreno derivati dalle operazioni di scavo al progetto di parco), permette inoltre lo sviluppo di nuove metodologie di interpretazione del record e la progettazione mirata sia dellampliamento dello scavo sia della sua musealizzazione.