בסוף חודש דצמבר 2006 וראשית חודש ינואר 2007 נערכה חפירת הצלה כ-400 מ' מדרום-מזרח לתל נגילה (הרשאה מס' 4974-A; נ"צ — רי"ח 17715-30/60068-85, רי"י 12715-30/10068-85), לאחר שהתגלו ממצאים עתיקים בבדיקה שנערכה לקראת הנחת קו גז. החפירה, מטעם רשות העתיקות ובמימון חברת נתיבי הגז הלאומית, נוהלה על ידי ח' חלאילה וע' מרדר, בסיוע ח' לביא וי' לנדר (מנהלה), א' האג'יאן (מדידות), י' גלעד ופ' פביאן (ייעוץ) וכן ג' מזור, י' מילבסקי וד' ורגה.
שטח החפירה (10×80 מ') משתרע במדרון מתון, המשתפל למערב אל נחל שקמה. נחפרו שמונה ריבועים במקומות בהם הובחנו שרידים עתיקים, שניים מהם בדרומה של רצועת השטח, שלושה במרכזה ושלושה בצפונה. כן נבדקו שתי נקודות סמוכות, בהן הובחנו ממצאים עתיקים. נחל שקמה מתחתר בשכבות לס וחוואר וחושף מסלע קונגלומרט מתצורת פלשת, ששימשה מקור לבולבוסי צור. האתר הוא שטח חקלאי לגידולי שדה וסמוך אליו עובר קו צינור הנפט אילת–אשדוד, ולכן הוא הופרע פעמים רבות בעבר. בבדיקה טרם החפירה התגלו באתר כלי חרס וכלי צור רבים, ובדיקתם הצביעה על קיומו של אתר הקדום לתקופה הכלקוליתית.
המפלס שבו התגלו השרידים הוא מפלס אנתרופוגני עשוי משקע לס פריך בצבע חום, שמעורב בו אפר בהיר (0.2–0.6 מ' עובי); העובי המקורי של המפלס אינו ברור כיוון שחלקו העליון הוסר במהלך עבודות באתר. מפלס זה מושתת על גבי שכבה עבה של אדמת לס עשירה בתרכיזי גיר. נחשפה מערכת של בורות רדודים, הפזורים בכל השטח, ומפלס חיים מרוצף חלוקי נחל. הבורות רחבים בחלקם העליון וצרים בבסיסם (1 מ' קוטר ממוצע, 0.5 מ' עומק; איור 1), והם הכילו חלוקי נחל מעובדים, כלי צור וחרסים רבים. בחלק מן הבורות התגלו גם לבנים שרופות דמויות ככרות לחם. במרכז שטח החפירה נחשף מפלס חיים (20 מ"ר, 0.25 מ' עובי), עשוי מחלוקי נחל קטנים ושטוחים, המשתפל לצפון-מערב. מפלס החלוקים מושתת על גבי בור רחב ורדוד (1.5 מ' קוטר הפתח, 0.5 מ' עומק), ובו משקע כהה ופריך, מעט חלוקים, חרסים רבים, אבני גיר מעובדות ומעט צור. על גבי מפלס החיים התגלו שני ריכוזים של אבני שדה גדולות זוויתיות, וייתכן שאלה הם שרידי קירות. ריכוז אבנים אחד התגלה בחלק הדרומי של המפלס והריכוז השני התגלה בחלקו המערבי. הריכוז הדרומי מוארך (כמטר אחד), והוא מורכב משתי שורות אבנים מקבילות. הריכוז השני מעוגל, והוא מורכב מלוחות אבן מוארכים. אפשר שריכוזי האבנים ומפלס החלוקים הם שרידים של מבנה.
הממצא בחפירה כולל חרסים רבים שהשתמרותם גרועה, להבי מגל וצלמיות אבן (איורים 2, 3), המתוארכים לתקופה הניאוליתית הקירמית הקדומה (חלקו השני של האלף השישי לפסה"נ; תרבות יריחו XI). בהתבסס על כך, אפשר לקבוע שהאתר ליד תל נגילה הוא האתר הדרומי ביותר המתוארך לתרבות זו עד כה. מהחפירה עולה כי במקום שכן אתר ארעי, המשתרע על שטח נרחב, והוא מתוארך לפרק זמן קצר. יתכן שתושבי האתר היו נוודים, שעסקו בגידול בעלי חיים ומעט חקלאות וחיו בקרבתו של יישוב מרכזי ששכן כנראה בתל נגילה.