Cu ocazia săpăturilor arheologice au fost descoperite topoare de piatră neolitice, aduse din altă parte sau scoase la suprafaţă de locuitorii cetării romane sau celei medievale timpurii.

La baza culturii materiale romane stau resturile aparţinând acestei perioade. Numele însuşi, Dinogetia, dovedeşte exstenţa unei aşezări băstinaşe, mai veche decâtcetatea cunoscută în sursele literare antice. Această aşezare întreţinea legături comerciale cu centrele greceşti din bazinul Mării Egee, după cum o dovedesc două mănuşi de amfore elenistice din sec. al III-lea a. Chr. descoperite pe platoul de la sud de cetate.

În secolul I p. Chr. Populaţia geto-dacică a fost supusă de către romani, care s-au aşezat atât pe popină cât şi pe terenul situat la vest de gârla Lpţimii, unde se găsesc fragmnte ceramice, cărămici, monede. Unităţile militare romane aveau misiunea de a respinge atacurile provinciei şi de a-i ţine în supunere pe geto-daci. Cărămici cu ştampila unora dntre aceste detaşammante arată prezenţa lor la Dinogetia, în castellum peste care s-a ridicat cetatea de mai târziu.
Diferite urme de cultură materială arată continuitatea vieţiiîn secolele II-III p. Chr. Un soldat realizează o inscripţie pe un vas ceramic, iarun fragment de inscripţie grecească, din vremea lui Alexandru Sever (222-235) şi alte blocuri sculptate din secolele II-III p. Chr. Au fost folosite ca material de construcţie în zidurile romane târzii.

În timpul împăratului Diocletian au fost făcute o serie de reforme economice, admnistrative şi militare. Totodată, s-au construit sau au fost refăcute un sir de cetăţi de pe malul drept al Dunării. Din acest lanţ de aşezări întărite face parte şi Dinogetia.
Au fost observate urmele unor distrugeri care au avut loc în a doua jumătate asecolului al IV-lea, iar acestea par să fie legate de invazia hunirlor din 375.
În sec. IV-V se înalţă noi construcţii, apropiate ca tehnică de cele din timpul lui Diocletian şi Constantin cel Mare. Totuşi, cele mai însemnate refaceri de construcţi şi anexe au avut loc în timpul împăraţilor Anastasius I şi Iustinian.
În a doua parte a domniei lui Iustinian, mai precis în 559, Dinogetia a fost pârjolităde atacul neaşteptat al tribului huno-bulgar al Kutrigurilor, după care nu s-a mai putut ridica niciodată la situaţia înfloritoare de mai înainte.

Zidul de incintă a fost ridicat direct pe stânca naturală. Acesta avea grosimea de 3 metri şi închidea platoul sau partea cea mai înaltă, de formă neregulată a popinei Bisericuţa. Poziţia dominată a terenului, la care se adaugă un astfel de zid de împrejmiuire, care probabil avea cel puţin 2-3 matri înălţime, constituiau un bun mijloc de apărare.
Din loc în loc, zidul de incintă este întărit cu turnuri exterioare în formă de potcoavă. Din cauza terenului în pantă, turnurile în număr de 14 au temelia la un nivel mai jos decât zidul cetăţii. Fiecare turn avea parter la care se cobora pe o scară de lemn, şi etaj aşezat pe grinzi groase de lemn care se mai vedea la turnurile 4 şi 10. Parterul turnurilor servea pentru păstrearea muniţiilor şi a proviziilor, iar etajul era petru apărare.
Ca material de construcţie pentru zidul de incintă şi turnuri s-a folosit piatră de şist din dealul Bugeacului, alternând în multe locuri cu cărămidă romană, de bună calitate având dimensiunile de circa 0.30X0.30 m. Legătura dintre ele se făcea cu mortar de var şi nisip, în care, în cursul sec. IV se amestecau bucăţi mărunte de cărămidă pisată.

Pe latura de sud-est a cetăţii, unde panta platoului era mai joasă şi deci mai uşor accesibilă, se află poarta principală. Aceasta era străjuită d două turnuri de apărare, iar pe laturile de vest şi nord alte două porţi mai mici, prin care nu se putea pădrunde decât cu piciorul. Astfel de dechideri trebuiau să fie cât mai puţine şi cât mai mici, pentru ca duşmanul să nu se strecoare în cetate decât cu mare dificultate.
La poarta cea mare şi la poarta cea mică, s-au folosit pentru construcţie blocuri de piatră de calcar, tăiate regulat şi monumente sculpturale mai vechi., dar şi sişt din dealurile Bugeacului şi cărămidă romană, utilizate şi pentru idul de incintă.

De la poartă se putea merge spre mijlocul cetăţii pe strada principală (via principalis). Aceasta are lăţimea de circa 4 m şi este cea mia largă stradă din interiorul cetăţii, fiind construită direct pe stânca ce urcă în pantă lină spre interior. De o parte şi de alta a străzii principale se înălţau clădiri impunătoare ce aveau un caracter oficial şi porneau diferite ulicioare neregulate şi înguste (largi de doar 1.50-2 m).

Basilica are formă dreptunghiulară, cu lungimea de 16 m şi lăţimea de 9.70m, terminându-se în partea de răsărit printr-un zid semicircular-absidă. Zidurile sunt groase de 0.70-0.80 m, construite din piatră ci puţină cărămidă legate cu mortar.
Interiorul basilicii era împărţit în trei încăperi, nave, separate între ele prin colane. Nava centrală avea lungimea de 4.7m iar cele laterale câte 1.80 m fiecare. Basilica era pavată cu cărămidă, iar acesta s-a păstrat numai în apropierea de intrare şi în colţul de sud al clădirii. Cărămizile erau aşezare pe un strat de nisip, iar într-un singur loc, sub stratul de nisip au apărut câteva cărămizi dintr-un pavaj mai vechi al basilicii.

Casa comandantului (praetorium) se află către mijloc, în jumătatea de nord-vest a aşezării. Aceasta este alcătuită dintr-o încăpere mare, pătrată, cu zidurile groase, construite în aceiaşi tehnică cu zidul de incintă al cetăţii şi pavată cu cărămidă. Intrarea se află pe mijlocul laturii de vest, iar în interior se înălţau patru piloni din piatră alternând cu cărămidă ce ajutau la susţinerea acoperişului.

Această casă aparţinea unui aristocrat roman, fiind realizată la mijlocul sau în a doua jumătate a secolului a IV-lea p. Chr. Aceasta a fost construită din piatră locală, alternând în partea superioară a zidurilor cu rânduri orizontale de cărămidă. Pentru legarea pietrelor şi a cărămizilor din zid s-a folosit mortar de var amestecat cu nisip curat. Dimensiunile exterioare ale casei sunt de circa 28X19 m. Printr-o poartă existentă aproximativ la mijlocul laturii de sud, se pătrundea în curtea interioară (atrium), pavată cu cărămidă şi mărginită de portic de la care s-au mai păstrat pe locul lor decât bazele de piatră a trei colane. Spre est, atriul comunica cu trei încăperi: una mare (circa 10 X 7) la mijloc şi alte două mai mici, care la rândul lor comunicau spre est cu alte două camere . Spre vest de atrium se aflau alte trei sau patru încăperi, ale căror zziduri despărţitoare distruse în cea mai mare parte, erau din pietre legate cu lut galben.

După perioada dintre anii 600 şi 970, căreia îi corespunde un strat subţire fără urme de locuire, a urmat o perioadă de locuire. Această locuire este documentată prin intermediul descoperirilor arheologice, respectiv gropile de bordee şi de provizii dar şi a materialului arheologic datat cu ajutorul monedelor din timpul lui Ioan Tsimiskes.

Au fost descoperit 92 morminte în perimetrul cetăţii, împrejurul bisericii.