האתר הקדום באשתאול משתרע במדרון מתון צמוד לגדה הצפונית-מערבית של נחל אשתאול, יובלו הצפוני של נחל כסלון. בשני העשורים האחרונים נחפר האתר בעיקר בחלקו הדרומי וצמוד לתוואי כביש 38 ובשטחי חפירה קטנים באזורים צפוניים יותר (איור 1: שטחים A–J; ר' נספח; גולני ואחרים 2016, ור' שם הפניות נוספות; Freikman 2009; Shai and Uziel 2019). בחפירות אלה התגלו שכבות יישוב מהתקופות הניאוליתית הקדם-קרמית ב' (שכבה VI), הניאוליתית הקרמית א' (שכבה V; התרבות הלודית; בהקבלה ליריחו IX), הכלקוליתית המאוחרת (שכבה IV; התרבות הע'סולית), הברונזה הקדומה 1ב' (שכבה III; שלב ערני C) והברונזה הביניימית (שכבה II), וכן שכבת פני שטח (I) שכללה ממצא מעורב מתקופות שונות. בכל שטח שנחפר עד כה הוגדרו שלבים סטרטיגרפיים מקומיים, בעוד שתקופות היישוב העיקריות הוגדרו על פי שכבות.

החפירה הנוכחית נערכה בשטח K (איורים 2, 3), באזור שנותרו בו שרידים לאחר פגיעה בעתיקות. כתוצאה מפגיעה זו הוסרו שכבת פני השטח (I) וחלק ניכר מהשכבה שמתחתיה מתקופת הברונזה הביניימית (II). בשונה מחפירות אחרות באתר, כגון שטח J, לא נתגלו בשטח K שרידים משכבה IV מהתקופה הכלקוליתית המאוחרת. בחפירה התגלו שרידים משישה שלבי יישוב, המיוחסים לשכבות מהתקופות הניאוליתית (שלב 6; שכבות VI–V), הברונזה הקדומה 1ב' (שלבים 5–2; שכבה III) והברונזה הביניימית (שלב 1; שכבה II).
 
שלב 6 (שכבות VI–V; התקופות הניאוליתית הקדם-קרמית ב' והניאוליתית הקרמית א')
בקצה הצפוני-מערבי של שטח החפירה (ריבוע 1B/A) נחפר ידנית חתך בדיקה עד סלע האם (3 מ' עומק; איורים 2: חתך 1–1, 4). על סלע האם נחשפו אבני גיר אחדות שעברו שרפה עזה וייתכן ששימשו לייצור טיח. מעל הסלע נתגלו מילויים מרובדים של שכבות קרקע חומה ומפלסים צפופים של אבנים קטנות; במילויים התחתונים נתגלו אך ורק פריטי צור מהתקופה הניאוליתית הקדם-קרמית ב' (שכבה VI), ואילו במילויים העליונים נתגלו חרסים ספורים ופריטי צור מהתקופה הניאוליתית הקרמית א' (שכבה V). המילויים קדומים בבירור לתקופת הברונזה הקדומה, אך כיוון שרובם נחשפו באופן מצומצם לא התאפשר להפרידם לשלבים סטרטיגרפיים. מסיבה זו הם יוחסו בשטח K לשלב אחד, הקדום לתקופת הברונזה הקדומה. על פי הממצאים יש לשייך שלב זה לתקופה הניאוליתית.
צמוד לחתך הבדיקה מדרום-מזרח (ריבוע 2B) נתגלה מפלס צפוף של אבנים בינוניות וקטנות מתחת לשרידי שכבה III. בפירוק חלקי של המפלס נחשף קטע מקיר (244W) שהשתמרו ממנו שני נדבכים. על פי הממצא המועט נראה שיש לתארכו לתקופה הניאוליתית הקרמית א'.
 
שלבים 5–2 (שכבה III; תקופת הברונזה הקדומה 1ב')
בשכבה זו התגלתה קרקע חומה, דחוסה, דקת גרגר הנבדלת בבירור מהקרקע המאפיינת את שכבה II מתקופת הברונזה הביניימית (להלן). לשכבה III מיוחסים ארבעה שלבי בנייה.
 
שלב 5 לא נחפר אך הוא זוהה על סמך כמה אבנים שטוחות, שראשן משולב ברצפה של שלב 4 (להלן). נראה כי אבנים אלו היו חלק מקיר, אשר יצא מכלל שימוש וראשו שולב ברצפה.
 
שלב 4. שרידים משלב זה נחשפו רק בחלקו הדרומי של שטח החפירה, והם כוללים קיר ארוך (165W) ומדרום לו כמה רצפות עפר שנחשפו בגובה בסיס הקיר; באחת הרצפות משולבות אבנים שטוחות, כנראה שרידי קיר משלב 5 (איור 5). על הרצפות התגלו כלי חרס מרוסקים.
 
שלב 3. נחשפו שלושה קירות (127W, 137W, 149W) אשר תחמו לפחות שני מרחבים פתוחים. קיר 137 הוא בנייה מחודשת של חלקו העליון של קיר 165 משלב 4, והוא המשיך לשמש בשלבים 3 ו-2. צמוד מדרום לשרידי קיר 137, נחשפו מפלסי חיים ובהם שברי כלי אגירה גדולים מחרס ולוחות חרס ואבן אשר שימשו לריצוף מעל שכבת אדמה מהודקת (איור 6).
 
שלב 2. בשלב זה חל שינוי יישובי מהותי, הניכר בצפיפות בנייה מוגברת ובהגדרת מרחבים קטנים למחיה; המרחבים הפתוחים משלב 3 פסקו להתקיים. חלק מהקירות שנבנו בשלבים קדומים יותר בוטלו, חלק המשיכו לשמש וחלק נבנו רק בשלב זה. לשלב 2 יוחסו חלקי קירות שתחמו שלוש יחידות מגורים (24, 25, 26; איור 7), וביניהן מרחבים פתוחים קטנים. נראה כי יחידות אלו התאפיינו בפינות מעוגלות, ולעתים הן חוברו יחדיו באופן אשר ביטל את הפינות המקוריות (Golani 1999). מיחידה 24 השתמרו רק שני קירות (104W, 132W), שיצרו פינה המעוגלת מבחוץ אך בזווית ישרה מבפנים. אל יחידה זו נסמכה מדרום יחידה 25, שממנה השתמרו שני חדרים; הם הופרדו בקיר 149 שהמשיך לשמש משלב 3, ובו פתח מעבר רחב. בחדר הדרומי מהשניים נחשף פתח הפונה לדרום אל עבר חצר. צמוד לקירות הצפוני (149W) והמזרחי (198W) בחדר נתגלו ספסלי אבן נמוכים. במרכז החדר נחשפה אבן גדולה ושטוחה ששימשה כנראה בסיס לעמוד שתמך את הקירוי. עוד התגלו בחדר הדרומי מכתש אבן, ששימש כנראה לעיבוד מזון, ומתקן עגול ומטויח (איור 8). על הרצפה, שהייתה עשויה מעפר מהודק, ועל הספסלים נמצאו כלי חרס מרוסקים האופייניים לתקופת הב"ק 1ב'. יחידה 26 נחשפה מדרום-מזרח ליחידה 25, ונעשה בה שימוש בקיר 137 שהמשיך לשמש משלב 3; הקצה המערבי של הקיר הוסר ובמקומו נבנתה פינה מעוגלת (איור 9). בין יחידה 25 ליחידה 26 הפרידה כנראה חצר קטנה, שנתחמה מצפון וממזרח בקירות 127 ו-149 שהמשיכו לשמש משלב 3 ויצרו פינה.
בריבוע בדיקה בקצה הצפוני-מערבי של שטח החפירה (ריבוע 1B/A) נתגלו שרידים בנויים נוספים שיוחסו לשכבה III, אך אי אפשר לקשור אותם לאחד מארבעת השלבים שצוינו לעיל. השרידים כללו חלק מבמה מעוגלת ולצִדה מפלס של רצפת אדמה מהודקת (איור 10). על מפלס הרצפה, על הבמה ובתוכה נמצא ממצא שתוארך לתקופת הב"ק 1ב'.
 
שלב 1 (שכבה II; תקופת הברונזה הביניימית)
לשלב זה יוחסה שכבת יישוב (0.5 מ' עובי ויותר) שהוסרה כמעט לחלוטין טרם החפירה. הקרקע בשכבה זו מתאפיינת באדמת תל אפורה ודקת גרגר, השונה בבירור מהקרקע החומה המאפיינת את שלבים 5–2. במרבית ריבועי החפירה נחשפו מילויים צפופים של עפר מעורב באבנים בינוניות וקטנות, שנועדו לכסות את שרידי הבנייה הקדומים, למלא שקעים ולפלס את הקרקע (איור 11). במהלך פילוס הקרקע נשדדו הרבה אבני בנייה משלבים 3 ו-2, וכתוצאה מכך חדר לשלבים אלה ממצא מתקופת הברונזה הביניימית. מעל מילויי העפר בשכבה נבנו רצפות וקירות. רק במקום אחד במרכז שטח החפירה נחשף קיר שהמשיך לשמש משלב 2 (198W), ולצדו נחשף קטע קצר של קיר (246W) אשר הושתת על מילויי העפר מהשכבה.
 
בחפירה התגלו שרידי יישוב מהתקופות הניאוליתית הקדם-קרמית ב', הניאוליתית הקרמית א', הב"ק 1ב' והברונזה הביניימית. שרידים אלה תואמים לתוצאות חפירות קודמות באתר ומאפשרים הבנה מדויקת יותר של ההתיישבות בכל תקופה. היישוב מהתקופה הניאוליתית (שלב 6; שכבות VI–V) השתרע גם בשטח K, בדומה לשטחים A, ו-H שלאורך הנחל ולשטחים F, G ו-J שבמעלה המדרון. שרידי הבנייה מתקופת הב"ק 1ב' שהתגלו בשטח K (שלבים 5–2; שכבה III; שלב ערני C) משקפים את ההתפתחות המואצת של היישוב הקדם-עירוני באתר בדומה למה שנתגלה בעבר, בעיקר בחפירות בשטחים D ו-H (גולני ואחרים 2016). בשטח K התגלו שרידים משכבה II המלמדים לראשונה כי היישוב מתקופה זו נמשך לדרום ולדרום-מערב והסתיים בגבול הצפוני-מזרחי של שטח H. תוצאות החפירה בעבר בשטחים C ו-E הצביעו על יישוב פרוז ודליל יחסית בתקופת זו, אולם כמות מילויי הפילוס בשטח K ועובים, לצד השכבה העבה מתקופת הברונזה הביניימית שהוסרה קודם לחפירה, מצביעים על העוצמה הרבה של היישוב מתקופה זו ומרמזים שהיה זה יישוב קבע נרחב. אפשר ששתי מערות קבורה ובהן ממצאים מתקופת הברונזה הביניימית, שנחשפו במרחק כ-750 מ' מדרום לחפירה הנוכחית (בן-ארי 2015), הן חלק מבית הקברות של היישוב בתקופה זו.