בתוך נמל קיסריה נפתחו ארבעה ריבועי חפירה מצומצמים (2 × 2 מ' כל אחד; 1TW, 2TW, QE, TN-Z; איור 1), באזורים שלא הופרעו בחפירות קודמות. מטרתה של החפירה הייתה לזהות בנמל את השכבות שהוגדרו כהרבדות צונאמי במחקרים קודמים (Reinhardt et al. 2006; Raban 2008; Goodman-Tchernov et al. 2009) ובחפירה בשנת 2010 (גודמן-צ'רנוב ואחרים 2021), שנערכו מחוץ לנמל ביבשה ובים. ההרבדה המאוחרת ביותר תוארכה לאירוע הצונאמי משנת 551 לסה"נ והקודמת לה — לשנת 114 לסה"נ. ריבועי החפירה משלימים רצף של בורות בדיקה שנחפרו בעבר על ידי א' רבן בין שטח QN לשטחים TW ו-TN (Raban 2009).
 
ריבוע 1TW (איור 2). תבנית חפירה (2 × 2 מ'; 2.6–3.0 מ' עומק החפירה מתחת לפני הים) הונחה במרחק כ-4 מ' מצפון-מערב למגדל המרובע השקוע, ונחשפו שתי שכבות. השכבה העליונה היא שכבת פני השטח (L101), שכללה צדפים, חרסים שחוקים, חומר בן זמננו ושברי הריסות בנייה בתחתית השכבה (2.6–2.7 מ' מתחת לפני הים). מתחת להריסות הבנייה נחשפה שכבת חול (L102), ובתוכה חרסים שחוקים, שברי כלי זכוכית, שברי רעפים וממצא בן זמננו. מתחת לשכבה זו, בעומק של 3 מ' מתחת לפני הים, נחשף סלע אם מכורכר (L103).
 
ריבוע 2TW (איור 3). בחפירה (2 × 4 מ'; 1.4–2.6 מ' עומק מתחת לפני הים) סמוך למגדל המרובע נחשפו שתי שכבות. השכבה העליונה היא שכבת פני השטח (L201), שהייתה מכוסה באבני כורכר בינוניות וקטנות, צדפים וחומר בן זמננו (0.2 מ' עובי). מתחת לשכבה זו נחשפה שכבה מעורבת של מפולת אבנים וחומר בן זמננו (L202) (2.6–2.0 מ' עומק מתחת לפני הים). נדבכי היסוד של המגדל המרובע נחשפו בעומק 2.6 מ' מתחת לפני הים, מונחים על סלע אם מכורכר (203L). לרגלי המגדל המרובע נחשף בור חפירה מחפירות קודמות ולידו אבני בנייה מסותתות שמקורן במפולת אבנים מהנדבכים העליונים של המגדל.
 
ריבוע QE נפתח במרחק כ-10 מ' מצפון-מערב לריבוע 1TW. פני השטח (2.4 מ' עומק מתחת לפני הים) אופיינו בשכבה דקה (0.1 מ' עובי) של חול, צדפים וחרסים שחוקים. מתחת לשכבת פני השטח נחשפה שכבת חלוקים, ובעומק 2.8 מ' מתחת לפני הים נחשף סלע האם. לא התגלו שרידים עתיקים.
 
ריבוע TN-Z (איור 4). מיקום הריבוע, בין המגדל המרובע למגדל העגול, נבחר בהנחה שהגנת המגדלים הפחיתה את הפרעת שכבות הסדימנטים. נחשפו שמונה שכבות זו מעל זו (401L–408L), שיתוארו להלן מהעליונה לתחתונה. שכבה 401 היא שכבת פני השטח (2.1 מ' עומק מתחת לפני הים), והיא כללה אבנים גדולות ובינוניות, חלוקים, חול, שברים רבים של רעפים ופסולת בת זמננו. שכבה 402 (5 ס"מ עובי; 2.3 מ' עומק מתחת לפני הים) כללה טין בגוון אפור ומעט שברי כלי חרס. בשכבה 403 (2.35 מ' עומק מתחת לפני הים) חל שינוי בגוון הסדימנט ונחשפה שכבת סילט ובה חרסים, רובם ככולם מן התקופה הביזנטית (המאות הה'–הז' לסה"נ), ובהם קערות מיובאות (איור 5), שתיים מהן מעוטרות בעיטורי מקדה (איור 2:5, 7), וכן חפצי מתכת אחדים: מטבעות נחושת ומשקולות עופרת קטנות ומלבניות לרשת דייג. אחת המשקולות עוטרה בתבליט קווים רוחביים שמקורם בתבנית היציקה (איור 6). בשכבה זו התגלו גם ממצאים בני זמננו, ובהן כלי חרס וכדור של רובה מוסקט. עוד נמצאו עצמות בעלי חיים וחומר אורגני רב. שכבה 404 (2.45 מ' עומק מתחת לפני הים) כוללת סילט, חרסים רבים מהתקופה הביזנטית וחומר אורגני. שכבה 405 (2.55 מ' עומק מתחת לפני הים) כוללת אבנים מסותתות ושברים רבים של כלי חרס המתוארכים ברובם לתקופה הביזנטית (המאות הד'–הז' לסה"נ), ובהם קערות, שאחת מהן מיובאת מקפריסין ומעוטרת בעיטור מקדה מתחת לשפה (איור 1:7), קדרות (איור 2:7, 3), קנקני שק (איור 4:7), קנקני עזה (איור 5:7, 6) ופכים (איור 7:7–9). שיכוב הסדימנטים ומאפייני כלי החרס דומה לזה שבשכבה 404. שכבה 406 (2.65 מ' עומק מתחת לפני הים) היא מפלס דק של חול נקי ללא חרסים (כ-7 ס"מ עובי). שכבה 407 (2.72 מ' מתחת לפני הים) כוללת מפלס חול בגוון אחר, עשיר בשברי צדפים. שכבה 408 (2.87 מ' עומק מתחת לפני הים) כוללת אבני שדה וחרסים.
 
בעקבות סערות הקיץ והחורף בריבועי החפירה 1TW, 2TW ו-QE התערבבו השכבות זו בזו, והן כוללות חומר בן זמננו, ולכן אי אפשר לתארכן. בריבוע TN-Z הובחן מעבר חד וברור בין שכבות 404 ו-405, המאופיינות בחרסים רבים, עצמות בעלי חיים וחומר אורגני ומתוארכות לתקופה הביזנטית, לשכבת החול הנקייה 406. לדעת החופרת גודמן-צ'רנוב מעבר זה הוא סמן לאירוע הצונאמי שאירע בתקופה הביזנטית, בשנת 551 לסה"נ, ותועד במקורות היסטוריים (Amiran, Arieh and Turcotte 1994).