Arheološkim radovima otkriveni su ostaci starijeg i mlađeg utvrđenja, oba podignuta u vremenskom intervalu od desetak godina. Prostor unutar bedema podeljen je na dva dela. Severnu polovinu obuhvata kompleks carske palate sa malim hramom i žrtvenikom, a na južnoj polovini su objekti javne namene. Zapadna vrata Romulijane, čija se fasada od opeke, zelenkastog peščara i belog krečnjaka, ubraja se u grandioznija ostvarenja rimske arhitekture. U severozapadnoj četvrti otkrivena je luksuzna rezidencija sa četiri velike dvorane, ukrašene freskama i podnim mozaicima.

Već u drugoj polovini 4. veka Romulijana je zapuštena palata, a posle upada Gota i Huna postaje malo vizantijsko naselje. Gamzigradska palata poslednji put je oživela kao utvrđeno slovensko naselje u 11. veku.

Sistematskim arheološkim istraživanjima otkopani su ostaci palate sa mozaicima izuzetne lepote, hramovi, javna kupatila i monumentalne kapije.