În anul 2007, în contextul începerii lucrărilor de restaurare a picturii din biserica mare a Mănăstirii Polovragi, a fost amenajat un paraclis pe latura de nord a chiliilor, în fostul depozit centralizat de obiecte de patrimoniu. Tot în acel an, s-a inițiat racordarea paraclisului și a bisericii mari la un sistem de încălzire centrală, prin instalarea unei centrale termice pe lemne. Pentru realizarea acestei instalații, s-a trasat o secțiune între paraclis și biserică, cu dimensiunile de 16 x 0,60 m și o adâncime de 0,85 m. În mijlocul acestei secțiuni, la adâncimi de 0,40 și 0,50 m, au fost descoperite două trasee de conducte de aducțiune a apei, realizate din tuburi ceramice. Acestea prezentau trei tipuri dimensionale: primul avea o lungime de 34 cm, diametrul mare de 15 cm și cel mic de 13 cm; al doilea, o lungime de 30 cm, diametrul mare de 13 cm și cel mic de 8,5 cm; iar al treilea, fragmentar, avea o lungime de 38 cm, diametrul mare de 14 cm și cel mic de 10 cm. În aceeași zonă au fost descoperite și fragmente ceramice provenind de la farfurii smălțuite și nesmălțuite, oale, străchini și alte vase de uz casnic. Toate aceste artefacte au fost datate ca aparținând sfârșitului secolului al XVIII-lea și primei jumătăți a secolului al XIX-lea. În paralel, s-a trasat o altă secțiune în jurul bisericii, destinată montării unui paratrăsnet. Aceasta avea dimensiunile de 30 x 0,60 m și o adâncime de 0,80 m. Și în această zonă au fost identificate fragmente de vase ceramice, similare celor descoperite anterior

Cercetările arheologice desfășurate la Mănăstirea Polovragi în anii 1971, 1972 și 1973 au urmărit obținerea de informații privind evoluția ansamblului monumental. Investigațiile s-au concentrat asupra bisericii, incintei — în special partea sa vestică — și asupra bisericuței bolniței. La biserică, s-au realizat secțiuni și sondaje în diverse puncte, atât în interiorul cât și în exteriorul edificiului, vizând zonele dintre absida altarului și incintă, limita dintre pridvor și pronaos, precum și laturile nordică și sudică. În campania din 1973, cercetările au fost extinse printr-o secțiune longitudinală în interiorul bisericii, traversând naosul, pronaosul și pridvorul. La exterior, s-au efectuat sondaje în axul absidei nordice, în dreptul limitei dintre naos și pronaos, precum și pe latura sudică, în zona absidei estice. În ceea ce privește incinta, după sondajele din 1971 pe latura vestică, în 1973 s-au realizat o secțiune longitudinală prin beci și alta, orientată est-vest, prin încăperea de la intrare, extinsă în curtea mănăstirii. Materialul arheologic descoperit este extrem de sărac, constând în câteva fragmente ceramice târzii, datate în secolele XVIII și XIX, provenite din straturi de umplutură. Această lipsă de artefacte face dificilă stabilirea unei cronologii absolute pe baza vestigiilor arheologice. Stratigrafia este relativ uniformă în întreaga incintă. Pământul viu, de culoare castaniu-gălbuie și cu conținut de pietriș, se află la adâncimi între 0,85 și 1,40 m. Deasupra acestuia se găsește un strat de humus cenușiu-castaniu, cu grosimea de aproximativ 0,40 m, depus într-un interval lung de timp anterior construirii mănăstirii. Peste acest strat se află un altul, cenușiu cu nuanțe castanii, pigmentat cu granule de cărămidă și, rar, cu urme de moloz, având grosimi variabile între 0,10 și 0,40 m. Acesta corespunde nivelului de construcție al bisericii actuale. În interiorul bisericii, acest strat este suprapus de straturi de nivelare și moloz, indicând lucrări de transformare. La exterior, se suprapune un strat de pământ cenușiu, granulos, pigmentat cu moloz și cărămidă, gros de 0,20–0,30 m, peste care se află solul vegetal recent. Săpăturile au dus la descoperirea fundațiilor unui edificiu anterior bisericii actuale. Acestea au fost identificate în cinci sondaje, lipsind doar în zona dintre pronaos și pridvor. La est de absida altarului, fundația veche, adâncă de circa 1 m și lată de aproximativ 1,20 m, era construită din bolovani de piatră legați cu mortar slab, de culoare gălbuie, și se afla în imediata apropiere a fundației actuale. Pe laturile nord și sud, fundația actuală se suprapune celei vechi, dar cu mici diferențe de traseu. Pe latura nordică, fundația veche, cu o adâncime de 0,35–0,40 m, este ieșită față de cea actuală cu 20–45 cm. Pe latura sudică, într-un singur sondaj, fundația veche, adâncă de 0,95 m, este doar puțin ieșită față de cea actuală, care are o adâncime mai mică. În interiorul bisericii, în partea estică a naosului, a fost descoperită o fundație orientată nord-sud, lată de 1,50 m, aflată la circa 5 m de limita vestică a naosului.