החפירות הראשונות באתר התנהלו בשנים 2002–2004 (הרשאות מס'
3775-A-4241 ,A-4015 ,A) ונחשפו בהם קטעים מביצור המתוארך לתקופה האסלאמית הקדומה וכן שרידים וממצאים מתקופות הברונזה המאוחרת והברזל. העבודה חודשה בשנת 2005 (הרשאה מס' 4620-A) והתמקדה בעיקר מתחת לרצפת הכנסייה. בראשית 2006 התנהלה חפירה מצומצמת מתחת לחדר קטן הבנוי כנגד מצוק סלע טבעי בקצה הדרומי של הקומה השנייה. ניתן למצוא התייחסות לחפירות קודמות אלה בפרסומים על חפירות ארכיאולוגיות בשטח הטיילת (חדשות ארכיאולוגיות 111: 50–51; 114: 59–60). החפירות המתוארות להלן הן המשך העבודה מתחת לכנסייה עד הסלע הטבעי.
 
שטח החפירה (10×10 מ', כ-4.5 מ' עומק) חולק לארבעה ריבועים. מרבית העפר שהוסר בחפירות הוא מילוי מכוון שהיה חלק מעבודות ששינו מאוד את הטופוגרפיה הטבעית. במילוי נמצאו שברי כלי חרס רבים מהתקופה האסלאמית הקדומה שתוארכו למאות הח'–ט' לסה"נ. למרות גיוון בסוגי האדמה במילוי, הממצא היה אחיד בכמותו, באופיו ובתאריכו ויש בו כדי להעיד על אירוע חד-פעמי.
 
בצפון האתר נחשף קיר מגן (W4031; כ-1.5 מ' רוחב, כ-6 מ' גובה השתמרות; איורים 2, 3) ובדרומו נחשפו קירות תמך שנבנו כנגד פני הכורכר הטבעיים (W4050; איור 4). הקירות הושתתו על הסלע הטבעי. קיר 4031 מחולק בהפרעה מודרנית לשני קטעים, מזרחי (W4011) ומערבי (W4121). אבנים מסותתות שימשו בפני הקירות ואילו הליבה נבנתה מאבני גוויל וטיט קשה. על פי הנדבכים התחתונים שבהם ניכרת איכות בנייה גבוהה יותר נראה כי הבנייה נעשתה בכמה שלבים. הקיר שימש כנראה חלק מביצורי יפו בשלבים הראשונים של השלטון האסלאמי.
 
קירות התמך בקצה הדרומי של האתר הם כנראה משלושה שלבי בנייה. בכל אחד מהקירות נעשה שימוש בסגנון בנייה אחר ובמגוון אבנים. כיוונם שונה במקצת, אולם בולט ומפרידים ביניהם קירות מאונכים. קיר התמך המזרחי (W4050; כ-3.8 מ' אורך) נבנה באבני גזית שחלקן הונחו כראש ופתין. לקיר יש נטייה קלה דרומה בהתאמה למדרון המצוק התלול. קצהו המערבי הופרע והאבנים הוסרו. ממערב לו נחשף קיר תמך אחר
(W4132; כ-3.8 מ' אורך), בנוי מאבנים גדולות ומסותתות למשעי המחוברות בטיט קשה.
 
השרידים שנחשפו מעל הסלע הטבעי יצרו מכלול שחולק ליחידות ארכיטקטוניות אחדות. השתמרות חלקית וחשיפה מצומצמת לא אפשרו לקבוע בוודאות את תוכניתם או תפקידם. עם זאת, אחידות המפלסים, סגנון הבנייה והממצא הקשור אליהם מעידים על שלב אחד. קיר 4031 הצפוני היה גבול החפירה בצד זה. החלק המזרחי של האתר כלל את קיר W4050 וקיר אנכי בכיוון צפון–דרום (W4139) שממנו נותרו שני קטעים נפרדים בשני קצוות. תעלת השוד של הקטע המרכזי ניכרת בברור. הרצפה ממזרח לקיר הייתה מכוסה ברובד של גיר מרוסק ומהודק היטב (איור 5). כנגד הפן המזרחי של קיר 4139, ליד קיר W4011 נבנה מתקן מרובע מצופה אבן (0.7×1.5 מ'; איור 6). בתחתית המתקן שתפקידו אינו ברור נמצא אפר.
מרבית החפירה נערכה במערב האתר אולם רק קטעים קטנים בקצוות הדרומי והצפוני נחפרו עד למפלס הרצפה. הקטע תחום בקיר W4139 במזרח ובקיר W4131 במערב
(7.8 מ' אורך) שניתן לעקוב אחריו ללא הפרעה מקיר התמך W4132 בדרום עד לקיר W4121 בצפון (איור 7). בחתך המערבי של בור בדיקה שנחפר בפינת קירות 4121 ו-4131 נראות שכבות נטויות של מילוי שהונח על גבי פני שטח אופקיים. הובחנו גם תשתיות של רצפות שהונחו הישר על גבי הסלע הטבעי (איור 8). האתר שימש כנראה למגוון פעילויות חוץ ובהן סיתות אבן, על סמך הצטברויות גדולות של אבני בנייה מסותתות שנמצאו בעיקר בחלק הדרומי (איור 9).
 
החפירות מתחת לכנסייה של המנזר הארמני מצביעות על שינויים חשובים שהתרחשו בגבול הצפוני של יפו בתקופה האסלאמית הקדומה. קירות תמך מסיביים תמכו במצוק הטבעי הכמעט אנכי כנראה לאחר שינויי התאמה והחלל בין המצוק וקו החוף נכלל עם הקיר החדש בתוך הסביבה העירונית המבוצרת. השטח הקרוב לקיר נבנה בדלילות ואפשר מרחב לעבודה, לאחסון ולפעילות צבאית ללא הפרעה. בשלב מסוים מולא כל השטח בכמויות גדולות של עפר. קירות התמך והמגן שימשו מסגרות תאים להכלת המילוי. הסיבות שהביאו לשינויים הללו נותרו עלומות, וכן תאריך ביצועם. עם זאת, השליטה המסיבית של שברי כלי חרס מהתקופה האסלאמית הקדומה מעידה שהשינויים התרחשו בין המאה הט' למאה הי"א לסה"נ. היעדר ממצא מאוחר שולל את האפשרות שהמילוי הובא לאתר בזמן הקמת המנזר במאה הי"ז לסה"נ.