אחת הכניסות המרכזיות להר הבית ממערב הייתה באמצעות גרם מדרגות שהונח על גבי קשת ענקית, שהיוו יחד מעין מחלף בין מפלס הרחוב לגובה רחבת הר הבית. אורך הקשת היה למעלה מ-15 מטרים, מפתחה - כ-12 מטרים. הקשת שולבה במזרחה בכותל המערבי של הר הבית, ואילו במערבה נשענה על גבי מבנה מסיבי (אומנת הקשת). חלק הקשת שריחף באוויר, כלומר בין הכותל המערבי לבין אומנת הקשת היה במשקל של כ-1,600 טון. ראש הקשת התנשא לגובה של כ-17 מטרים מעל הרחוב. הקשת נהרסה כמעט לגמרי לאחר חורבן ירושלים בידי הרומאים, ושרידיה כוסו בעפר ובשברים. לא נמצאו עדויות ארכאולוגית לתיארוך מועד הריסת הקשת. נקודת חיבור הקשת לכותל המערבי המשיכה לבלוט מעל פני השטח, אך זוהתה כחלק מקשת רק ב-1838 על ידי החוקר האמריקני, אדוארד רובינסון, ולכן נקראת על שמו. צ'ארלס וורן, בהסתמכו על הזיהוי של רובינסון, שיער את מיקומה המדויק של האומנה (בסיס הקשת) הנגדית, על פי חישוב זווית הקמרון הבולט מהכותל המערבי. הוא חפר פיר אנכי והגיע ישירות אל מבוקשו. אז הסתבר כי בבסיס האומנה ניצבו ארבע חנויות, ששימשו כחלק מהשוק שפעל ברחוב. רוני רייך ויעקב ביליג חשפו את החנויות, ועתה הן משמשות כחלק ממכלול הרחוב המרוצף.
נראה שהקשת הגדולה התמוטטה בבת אחת, דבר הניכר במרצפות המרוסקות במיוחד והשקועות בקטע הרחוב שמתחתיה. ההנחה היא שהרומאים הצליחו לחצוב ולפרק את האבן הראשה, ובכך הביאו לנפילת הקשת כולה. אחת האבנים שהתגלו במפולת הייתה חלק ממשקוף הכניסה להר הבית דרך המחלף. על פי האבן (המוצגת היום בפינת הרחוב) ואבנים נוספות, הצליחו החוקרים לשחזר את מראה הפתח.
כתובת "וראיתם...".
על הנדבך השלישי שמתחת לבסיס קשת רובינסון, במרכז הקשת, מצויה חריתה (גרפיטי) בשתי שורות, בכתב עברי. נוסח הכתובת: "וראיתם ושש לבכם ועצמותם כדשא", מצטט פסוק מספר ישעיהו בשינוי קל מנוסח המסורה האומר: "וראיתם ושש לבכם ועצמותיכם כדשא תפרחנה". את השינוי מנוסח המסורה יש המסבירים כנובע מנוסח שונה שישב תחת ידו של המעתיק, או כנובע מהמנהג שלא לכתוב פסוקים בשלמותם מפאת קדושתם. הצעה נוספת שהועלתה היא שהשינוי נעשה במכוון, כדי שהפסוק לא יובן כמדבר על גוים שקברם נמצא מתחת לכתובת.
גובה הכתובת מתאים לגובה פני השטח במאה ה-4, אולם גם במאות 9–11 לספירה, ואף בחינה אפיגרפית לא הועילה לצמצם את טווח השנים. פרופ' בנימין מזר העלה את ההשערה כי הכתובת מבטאת את התקוות המשיחיות של היהודים בימיו של הקיסר יוליאנוס הכופר, שנתן רשות לשקם את בית המקדש. מנגד, נטען שהיא יכולה לבטא שמחה על מאורעות אחרים שקרו בטווח הזמן הזה.
המקוואות.
גרם המדרגות של המחלף נסמך אל מבנה אבן עצום בגודלו, שפורק כמעט לגמרי, ולא נותר ממנו כמעט זכר. מבנה זו שימש כמרכז טהרה עבור עולי הרגל הרבים שפקדו את ירושלים, והכיל מקוואות רבים. המקוואות שפעלו בקומת הקרקע נחצבו כולם בסלע, ובזכות כך שרדו. ממצאי המקוואות הרבים מלמדים על השימוש הרב שהיה להם בימי המקדש.
רוני רייך ויובל ברוך חילקו את המקוואות באזור זה לשתי תקופות: מקוואות מהתקופה שקדמה להרחבת הר הבית על ידי הורדוס וכאלו שנבנו אחר כך. את עבודותיהם הם ביססו בעיקר על סמך מקווה טהרה מרשים שנחפר על ידם מתחת למפתן השער המשולש (שער חולדה המזרחי). בנוסף למקוואות השתמרה יפה גם מערכת חצובה של תעלות מים וצינורות, שסיפקו מים לא-שאובים למקוואות, כנראה דרך אמות המים שעברו בסמוך.
שרידים מהתקופה הרומית.
במהלך חפירות מזר ממערב ובסמוך לפינה הדרום-מערבית של הר הבית, נחשף בניין מהתקופה הביזנטית במצב השתמרות טוב. שלבו המוקדם של הבניין בן ארבעת החדרים תוארך לתקופה הרומית. התגלו בו שרידים של חמישה תנורים עגולים מרוצפים שברים של לבנים ורעפים הנושאים טביעות חותם של הלגיון העשירי פרטנסיס. על פי החופרים, השימוש בלבנים שיוצרו בידי הלגיון העשירי פרטנסיס ובמיוחד מציאת חותם חרס בעל כתובת לטינית, על גבי רצפת המבנה, מלמדים כי המבנה היה בשימוש על ידי חיילי הלגיון העשירי. על רצפת המבנה התגלה חותם לחם צבאי. צורת גוף החותם מלבנית, חתכו טרפזי ועל גבו ממוקמת טבעת. מרבית הטבעת, בעלת שלושה רכסים, חסרה. על פני החותם חרותה הכתובת PRIM, הנתונה בתוך מסגרת מלבנית חרותה. שטיבל הציע שתי אפשרויות לפירוש השם על החותם שלפנינו: האפשרות הפשוטה לפרוש הכתובת היא כי מדובר בשם ,PRIM(US)‎, שהוא שם לטיני נפוץ בתקופה זו. במקרה זה סביר כי מדובר בשם האופה. כיוון שאת הכתובת ,PRIM(US)‎, ניתן לפרש גם כשם תואר – היינו ראשון, הציע שטיבל כי אפשר והפריט הטביע את חותמו על ככרות לחם מן האיכות המשובחת, הראשונה – ה-panis primus, כזה שנצרך בידי הדרגות הבכירות יותר בלגיון מזר ובן דב אף חשפו בית מרחץ רומי מפואר במתחם זה. חפירתו של מבנה זה הושלמה בשנת 2000 על ידי ד"ר יובל ברוך מטעם רשות העתיקות. ברוך ורייך העריכו כי בית המרחץ הוא מהתקופה הביזנטית והוא בנוי על גבי שרידים של בית מרחץ רומי. לדעתם של רייך וברוך מבנה זה השתרע מערבה עד לקארדו. לטענתם, רחוב זה נבנה לראשונה בתקופה הרומית והוא המשיך ושימש עד למאה השמינית לספירה.
המתחם הביזנטי.
השכונה הביזנטית.
המתחם השני בגן הארכאולוגי מציג את שרידיה של שכונה נוצרית מן התקופה הביזנטית, שיושביה התגוררו על חורבותיה של שכונה יהודית מימי בית שני. השכונה נבנתה בצפיפות בסוף המאה הרביעית בחלקו המזרחי של העופל, וכללה כנסיות, מנזר, אכסניה, בתי מלאכה, חנויות ובתי מגורים. הממצא עשיר ברצפות פסיפס, שחלקם בעלי עיטורים גאומטריים. נראה כי שכונה זו נהרסה עם הכיבוש הפרסי בשנת 614, ולא שוקמה.
שרידים מימי בית ראשון ושני.
אילת מזר, שחפרה במתחם הביזנטי, חשפה שרידי ביצורים, שער, בניין ממלכתי גדול וכמה בורות מים מימי בית ראשון, בתחתית הגן הארכאולוגי בשולי 'דרך העופל'. בסמוך היא גילתה בניין חשמונאי גדול, שבמרכזו ניצבה בריכת מים. כן התגלה באזור מקווה טהרה רבוע ומדורג גדול במיוחד, שתוארך לימי בית שני. בסמוך לשערי חולדה נמצאו שרידים המיוחסים למצודת החקרא אשר ככל הנראה עמדה במקום בעת מרד החשמונאים.
מדרגות חולדה.
לרוחב הכותל הדרומי במתחם זה מצויות מדרגות ענק, המתוארכות לימי בית שני, ומזוהות כ'מדרגות חולדה'. שם זה מתייחס לשערים אליהם הובילו המדרגות, ואשר נקראו בשם 'שערי חולדה'. את המדרגות חשף בנימין מזר, וחלקן שוחזרו כדי לאפשר הליכה בטוחה עליהן. רוחב המדרגות אינו אחיד, אלא הוא עשוי לסירוגין, מדרגה אחת רחבה ומדרגה אחת צרה. גרמי מדרגות אחרים מימי בית שני שהתגלו באזור, ואף בעיר דוד, עוצבו באופן דומה. הארכאולוג רוני רייך, שחשף את המשכו של הרחוב המרוצף (לעיל) בעיר דוד, אשר הופך שם אף הוא למדורג בהתאם, טוען כי מדובר כנראה בסגנון שהיה מקובל אז, ונועד לאפשר עלייה נוחה יותר. באמצע גרם המדרגות עמד קומפלקס מקוואות, הדומה לזה ששכן בבסיס קשת רובינסון. מקוואות אלה שימשו אף הם את עולי הרגל, כדי להבטיח כניסתם של אנשים טהורים בלבד לתחומי המקדש.
מתחם התקופה המוסלמית הקדומה.
הארמונות האומיים.
אחת משכבות החיים המאוחרות יחסית בממצאי הגן הארכאולוגי הייתה מהתקופה המוסלמית הקדומה, במאה השביעית. בנימין מזר חשף בחפירותיו ארבעה ארמונות ענק, שתוארכו ויוחסו לח'ליפה וליד הראשון משושלת בית אומיה (705-715 לספירה). הארמונות, המכסים את כל שטח הגן הארכאולוגי (כולל רחבת התפילה בכותל המערבי), נבנו כל אחד מהם סביב חצר פנימית קְטוּרָה (לא מקורה), והיוו יחד קריית שלטון. המתחם שהוקדש לתקופה המוסלמית הקדומה מציג את שרידיו של ארמון אחד בלבד מתוך הארבעה ('ארמון 2' במספור של בנימין מזר), אשר גשר קטן חיבר בין הגג שלו לבין מסגד אל-אקצא. חלק מקירות הארמון נבנו בשימוש משני מאבני כותלי הר הבית, שהיו פזורות בשטח לאחר החורבן. הארמון כלל חדרים רבים סביב החצר, והתנשא לגובה של שתיים או שלוש קומות. סביב החצר נמתחה אכסדרה, שעמודיה מיוצגים היום בשטח על ידי עצי ברוש דקיקים. הנחת החוקרים היא שהארמונות חרבו ברעידת אדמה באמצע המאה השמינית, המכונה 'רעש שביעית', ולא שוקמו. בעקבות ההרס ננטש המקום, ורוב אבני הארמונות שימשו כמה מאות שנים לאחר מכן לבניית קו ביצור חדש, על ידי השליטים ההפאטימים של ירושלים.
גישה שונה מזו הוצגה על ידי יובל ברוך. לטענתו בניית המבנים מעולם לא הושלמה וזאת כתוצאה משינויים פוליטיים ותבוסתם של האומיים בפני הח'לפים העבסים.
במאה ה-16 ניצלו העות'מאנים את תוואי הקיר החיצוני של 'ארמון 2', ו"הרכיבו" עליו את חומת העיר. בשל כך מגיעה החומה העות'מאנית רק עד פינת הארמון, ואז פונה בזווית של 90 מעלות צפונה ומתחברת להר הבית באופן שרירותי כמעט, באמצע הכותל הדרומי. כדי לאפשר מעבר אל המשכו של הגן הארכאולוגי מחוץ לחומת העיר העתיקה העות'מאנית, פרצו החופרים שער מלאכותי בחומה, במקום שבו ניצב בעבר שער 'ארמון 2'.
הלטרינה הרומית.
בשוליו המערביים של 'ארמון 2' התגלה חלק מלטרינה (בית שימוש) רומית, שחלק ממושביה השתמרו יפה, כולל תעלת הניקוז. קיומה של לטרינה בסמיכות כה קרובה להר הבית היה הפתעה לחוקרים, הן בהקשרה השימושי (שירותים ציבוריים ליד הר הבית), והן בהקשרה הפוליטי (מתקן רומי בלב האזור המקודש). בשל כך, הוחלט להותירה במקומה, אף על פי שהיא שייכת לתקופה שונה מהמתחם.
בית הכנסת.