В процессе сноса Успенского собора было положено начало архитектурно-археологическим исследованиям Ярославля. Разведками, проводившимися в 1937 г. под руководством М.К. Каргера и П.Н. Третьякова, была исследована территория, примыкавшая к апсидам Успенского собора. Коллекция находок, полученных в результате этих работ, позволили составить первичное представление о характере и датировке культурного слоя на территории Рубленого города (Кремля).

В 1940 г., по заданию Ярославского областного краеведческого музея, на месте Успенского собора (к тому времени уже полностью разобранного) проводились археологические раскопки под руководством Н.Н. Воронина. Главной целью этих работ являлась локализация более ранних зданий - соборов XIII-XVI вв., однако малая площадь раскопок и несовершенная методика исследования не привели Н.Н. Воронина к однозначным выводам.

В 2004-2005 гг. по решению Администрации Ярославской области в связи с воссозданием Успенского собора было решено провести масштабные археологические работы на территории Рубленого города. Исследования были поручены Отделу охранных раскопок Института Археологии Российской Академии наук.

В августе 2004 г. был заложен раскоп площадью в 420 кв.м. Целью работы стало раскрытие и изучение остатков существовавшего здания Успенского собора, а также исследование культурных напластований XII-XVII вв. отложившихся на этой территории до постройки здания собора.

В первом сезоне удалось частично исследовать фундамент второй половины XVII в., изучить характер его кладки, проследить особенности планировки здания. Хорошая сохранность культурных напластований дала возможность проследить стратиграфию данного участка, обнаружить ряд городских построек XII-XVII вв., а также собрать большую коллекцию индивидуальных находок

В 2005 г. общая площадь раскопа составила 1200 кв.м. Фундамент собора был раскрыт полностью, в результате чего удалось однозначно датировать время возведения последнего здания. Успенский собор, разрушенный в 1937 году, был построен на месте городской застройки уничтоженной пожаром 1658 года.

Масштабные археологические работы дали возможность проследить смену планировки и застройки исторического центра города на протяжении 500-летнего периода. В результате раскопок были выявлены многочисленные комплексы (хозяйственные ямы, постройки, следы усадебных ограждений и пр.) XII-XVII вв.

Среди находок, пополнивших фонды Ярославского историко-архитектурного музея – заповедника, имеются уникальные предметы: бронзовые подвески-амулеты, свинцовая печать, монеты, в том числе, ярославской чеканки и др. Новые сведения, полученные археологами, позволили существенно дополнить представления о начальной истории Ярославля, которая на данный момент еще недостаточно изучена и требует дальнейших исследований.

Коллективное погребение XIII в.

К наиболее информативным комплексам, зафиксированным при раскопках Успенского Собора, относится сооружение № 9, представлявшее собой деревянный подклет (погреб) жилой постройки площадью 12 кв.м, до верху заполненный человеческими останками.

Всего в заполнении постройки были найдены останки 70 человек с явными следами насильственной смерти. По заключению антропологов, смерть большинства индивидов наступила от рубленых ударов в область шеи, лица или конечностей. Антропологи также отметили нехарактерное для средневекового города половозрастное соотношение среди погребенных: доля детей составляет 50%; взрослых женщин 66%; мужчин – 34%, причем среди мужской подгруппы значительную часть составляют индивиды старше 45 лет.

Вместе с костями, составлявшими основную часть заполнения подклета, в нем были обнаружены обломки глиняных горшков, два каменных жернова, железный топор, обломки навесного цилиндрического замка. По керамическому комплексу и индивидуальным находкам комплекс датируется первой половиной XIII века.

Скорее всего, после пожара, уничтожившего саму постройку, сохранившийся подклет был использован в качестве братской могилы, куда были помещены убитые - мирное население Ярославля, погибшее в результате монгольского нашествия в феврале 1238 года.

После полного антропологического исследования найденные при раскопках останки будут доставлены в Ярославль и перезахоронены у стен нового Успенского Собора.