En 2005, dans le cadre du projet de réhabilitation des espaces publics au sud de la cathédrale, deux petites surfaces de fouille ont été ouvertes sur 205 et 165 m². Elles ont livré des vestiges morcelés de la ville antique, médiévale, moderne et contemporaine, superposés sur 4 à 5 m d'épaisseur. Seize états de construction ont été mis au jour, montrant l'évolution du quartier, en particulier la création de l'enclos ecclésiastique sur lequel sont bâtis les bâtiments des chanoines et le palais épiscopal, dont quelques éléments ont été découverts.

Au II^e siècle avant J.-C., le secteur est agraire et bordé par un cours d'eau. On est alors à 400 m à l'est de l'oppidum gaulois de Nîmes.

Au I^er siècle après J.-C., la ville est considérablement agrandie et l'espace fouillé est désormais intra muros, dans un quartier quadrillé de rues. Les deux îlots urbains partiellement découverts sont habités jusqu'aux II^e–III^e siècles. Sur l'un, seuls quelques murs et l'effondrement des enduits, correspondant certainement à une domus et à son jardin, ont été conservés. Sur l'autre, le sol extérieur brassé, contenant des débris de construction et un puits, pourrait faire partie du jardin d'une autre domus. Après abandon et jusqu'au IV^e siècle, l'espace reste en friche.

À la fin du IV^e siècle, ou peut-être seulement au début du siècle suivant, le quartier est réinvesti, avec, en premier lieu, la construction d'une grande maison sur l'îlot méridional. Il en a été observé une partie du péristyle encadrant l'angle d'une cour intérieure. Avec ses 4,45 m de largeur dans l'œuvre, la galerie présente les dimensions d'un édifice public ou d'une grande demeure patricienne, possiblement celle de l'évêque.

Dans le courant du V^e siècle, la maison évolue avec la transformation de la cour et de la galerie en une grande salle, tandis que, dans l'îlot voisin, un habitat plus modeste voit le jour, composé de trois petites maisons ou de petites pièces d'une plus grande. Il s'agit peut-être déjà du lieu de séjour du clergé de la cathédrale, dont la construction est supposée contemporaine et située à l'emplacement actuel. Une basilique, civile ou religieuse, occupe également le quartier.

Aux VIII^e, IX^e et X^e siècles, le terrain est régulièrement exhaussé par des rejets domestiques et des remblais. Les rares vestiges de murs de cette période, tous situés au nord et aux abords de la cathédrale, donnent l'image d'un bâti peu dense.

Au tournant des X^e–XI^e siècles, les constructions reprennent, avec des bâtiments qui suivent les limites parcellaires du V^e siècle au nord et se superposent à la résidence du sud. Ils sont entretenus, modifiés et étendus à plusieurs reprises jusqu'au XV^e siècle. Bien que le plan du premier bâti ne soit pas caractéristique des édifices canoniaux, la qualité croissante de l'architecture à partir de la fin du XI^e siècle suggère la constitution d'un enclos religieux contre la cathédrale.

À proximité du cloître nouvellement reconstruit (hors emprise de fouille), les bâtiments du XIII^e siècle sont équipés d'une citerne et s'organisent autour d'une cour pavée où se trouve le puits. Au XV^e siècle, les fenêtres à remplage gothique sont vitrées, ce qui demeure rare dans l'architecture civile.

Au début du XVI^e siècle, toutes les constructions du secteur sont rasées. Les puits et la citerne sont comblés, et le terrain est remblayé puis nivelé. L'évêque s'installe dans une maison de style Renaissance située hors de l'enclos, tandis que les chanoines abandonnent la vie communautaire pour occuper des maisons individuelles.

Au XVII^e siècle, l'espace libéré est occupé par un cimetière puis son extension. À cette date, l'évêque fait construire sa chapelle et son nouveau palais dans l'enclos, au sud-ouest de l'église, avec des écuries implantées au nord dans l'emprise des fouilles et un jardin au sud. L'immeuble principal de cet ensemble abrite aujourd'hui le musée du Vieux Nîmes.