Les plus anciennes découvertes remontent au Néolithique moyen (4500-3500 avant notre ère) sous la forme d'éléments de récipients variés et d'outils en pierre, de sols d'habitation et de structures à galets chauffés, interprétées comme foyers. Une grande structure pourvue de plusieurs niveaux de sols construits de galets serrés, inédite jusqu'alors pour cette période, a également été mise au jour. Pour comprendre sa fonction, une étude micro-morphologique a été réalisée qui a mis en évidence une habitation ayant connu plusieurs périodes d'utilisation entrecoupées d'abandon. Les analyses ont, en outre, permis de distinguer l'emploi de matériaux périssables tels que le bois et la terre dans la préparation des sols et, probablement, dans l'édification des cloisons et de la toiture.

Durant l'Antiquité, le quartier est densément occupé par de grands édifices monumentaux : amphithéâtre, thermes et bâtiment interprété comme un temple, ainsi que d'autres bâtiments – dont des segments de fondations très arasées on été retrouvés –, des sources, des puits et des canalisations. Les chercheurs ont proposé de voir dans cette agglomération une halte de passage, un camp d'entraînement de militaires ou de gladiateurs, ou encore un lieu au service d'un autre lieu. Pour la première fois, les fouilles ont permis d'obtenir des plans de bâtiments et d'îlots d'habitation. L'alimentation des thermes nécessitait de grandes quantités d'eau en provenance des différents captages des sources qui sourdent de la terrasse de la Garonne.

Un tronçon d'aqueduc a été découvert ainsi que, sur son tracé, trois sources encore en activité. L'une d'elles avait été aménagée en petite maison possédant, dans sa partie basse, une citerne voûtée et maçonnée en briques. Il est probable que cette source fut exploitée dès l'Antiquité. Cet aqueduc maçonné de 26 cm de large pour 33 cm de profondeur était couvert par une voûte en briques de 30 cm par 17 sur 3 cm d'épaisseur. Ce format de brique n'est attesté à Toulouse que pour la « construction de canalisations de la fin du I^er siècle ».

Parfois, l'archéologie croise la piste du fait-divers. La posture d'un squelette découvert dans le jardin de l'ancien domaine indique un enfouissement à la va-vite, suggérant une piste criminelle… La datation du corps par radiocarbone, obtenue sur un fragment d'os, indique un probable meurtre datant de la fin du Moyen Âge.