באפריל 2009 פרסמו הארכאולוגים בני ארובס וחיים גולדפוס, שחפרו את הסוללה במצדה, מאמר בעיתון "הארץ", ובו מתחו ביקורת על התיאור המקובל של הקרב האחרון בנקודת הפריצה במצדה, וטענו כי למעשה המצור לא הושלם כלל והמגינים שעל ההר התאבדו ללא קרב, וכי החומה ההרוסה בסמוך לסוללה היא תוצאה של פעולות בנייה בתקופה הביזנטית. מאידך הועלו השערות כי קרב הפריצה למצדה לא היה האחרון אלא נערך מצור נוסף על הארמון הצפוני שבו התבצרו אחרוני המגינים, בהסתמך על סוללת עפר שקיומה תועד בסמוך לארמון הצפוני ומציאת שרידי שלדים מעטים בתוך הארמון.
הארכאולוג אהוד נצר, שחקר את מצדה בהסתמך על ממצאי חפירותיו של יגאל ידין, ובעקבותיו מרדכי גיחון, פרסמו מחקרים המתמקדים בניתוח תולדות המצור - בהסתמך על הממצאים אך גם בהשוואה לכתבי בן מתתיהו. על פי מחקרים אלו, נבנתה חומת העץ לא כתגובה להרס החומה הקבועה אלא, במהלך הקמת סוללת המצור, כחומה פנימית בתוך הסוגרים של החומה, המטרה הייתה חיזוק מבני של החומה שמלכתחילה לא יכלה לעמוד בפני איל ניגוח, ומתוך תוכנית לעצור את המומנטום של המתקפה הרומאית. במקביל מילאו המגינים את החלל בפסולת בנייה ובכך - על פי החוקרים - שגו הקנאים. מחומת העץ נשללה הגנה מאש, חיבורי החומה התרופפו וגם יכולת עמידת המכשול כנגד מהלומות איל הניגוח. אהוד נצר מרחיק לכת ומשער כי הקנאים הציבו קורות עץ זו על גבי זו לרוחב הסוגר בחומה, כך עברו גלי ההלם של הניגוח לחלק האחורי של החומה וניפצו את חלקה האחורי של החומה. על פי מחקרים אלו, שריפת החומה הביאה לשפיכה של חומר המילוי הרופף וכך הוקל לרומאים לפרוץ פנימה אל תוך המבצר.
מעשה ההתאבדות.
מעשה ההתאבדות העלה קושיות רבות אצל היסטוריונים. התאבדות מנוגדת להלכה היהודית (ראו פסקאות 'מקורות מידע' ו'במסורת הרבנית'), אך היו מקרים של התאבדות בעת המרד הגדול, כמו ביודפת, כאשר הניצולים מן העיר שהסתתרו במערה החליטו להרוג זה את זה ולא ליפול בידי הרומאים, או בגמלא, כאשר יהודים העדיפו לקפוץ מראש ההר אל מותם ולא ליפול בשבי. קושי נוסף בקבלת תיאור ההתאבדות הוא בהיעדר ראיות ארכאולוגיות מכריעות התומכות בגרסת ההתאבדות ההמונית. ישנן עדויות כי מגיני מצדה העלו באש מבנים במצדה, אך בחפירות נמצאו גופותיהם של כעשרים ושמונה מורדים בלבד, שלושה מהם, גבר צעיר בן 20–22, אישה צעירה בת 17–18 שצמתה נשתמרה להפליא, וילד בן 11–12 נמצאו בארמון הצפוני. עוד כעשרים וחמישה שלדים של מורדים, גברים ונשים בגילאים שונים, נמצאו במערה מתחת לחומה במצוק הדרומי. שרידי שאר הגופות, כתשע-מאות לפי יוסף בן מתתיהו, לא נמצאו.
לאחר המרד.
בתום המצור נותר במצדה חיל מצב רומי, חלקו ישב במחנה למרגלות המבצר וחלקו התיישב על הפסגה. מצדה לא שבה לשמש כמבצר, אחת ההשערות היא שמערכת איסוף המים נהרסה על ידי סוללת המצור והרס רומאי מכוון, הרס זה הפך את מצדה למקום שלא יכול לספק צורכי יישוב ומנע את שיקומו.
התקופה הביזנטית.
במאה החמישית הייתה במצדה קהילת נזירים מתבודדים ("לאורה") שפעלה במקום עד לכיבוש הפרסי במהלך המאה השביעית. במקום נבנתה כנסייה גדולה, שבה היה אולם ארוך אחד המסתיים באפסיס גדול. הכנסייה רוצפה בפסיפסים צבעוניים. על שטח ההר הוקמו כמה מערות מגורים. סביר שזהו אותו מנזר המוזכר בכתבים מאותה העת כמנזר "מרדס".
מבנה מצדה.
החפירות שנערכו במצדה מצביעות כי כל המבנים המקוריים על מצדה נבנו על ידי הורדוס, ולא נמצא כל מבנה מתקופות קודמות לתקופה זו. מצדה נבנתה לאורך פרק זמן ארוך ובשלושה שלבים עיקריים - בשלב הראשון הוקם הגרעין של הארמון המערבי, מגורי החיילים ושלושה מבני קולומבריום. בשלב השני הוקם המכלול הצפוני, הכולל ארמון מפואר, בית מרחץ גדול ומערכת מחסנים ענפה. בו-זמנית הורחב הארמון המערבי והושלמה מערכת המים של האתר. בשלב האחרון הוקמה חומת הסוגרים המקיפה את המבצר כולו, והקומפלקס הצפוני נותק לחלוטין משאר חלקי מצדה.
מערכת המים.
הקושי העיקרי שעמד בפני בוני המבצר היה המחסור במים ובמקורות מים קבועים. על מנת להבטיח אספקת מים נבנתה מערכת מורכבת ובה שלוש מערכות-משנה. מערכת איסוף וניקוז, שהטו את מי השיטפונות והגשמים, מערכת בורות מים בשולי המצוק, ומערכת בורות אגירה בתוככי המצודה.
מערכת הניקוז אספה מי שיטפונות בנחל מצדה מדרום ונחל בן יאיר מצפון באמצעות מערכת סכרים שהוקמו בנתיב זרימת המים בוואדיות. המים הוזרמו בתעלות פתוחות שנבנו בשיפוע מתון, לתוך בורות מים שנחצבו בשתי שורות בחלקו התחתון של המצוק הצפוני-מערבי של מצדה. אמת מים ( אַקְוָדוּקְט) שרוחבה 1.4 מטר הובילה את מי השיטפונות מנחל מצדה אל השורה העליונה של בורות המים, אמה זו נקברה ברובה על ידי מחנות המצור הרומאיים אך קטעים ממנה נשתמרו לאורך הוואדי. אמת מים שנייה הובילה מים מנחל בן יאיר לשורה התחתונה של בורות המים.
בורות המים, שצורתם ריבוע, ותכולתם הכוללת כ-40,000 מטרים מעוקבים, נחצבו בסלע המדרון של המבצר בשתי שורות מקבילות - שמונה בורות בשורה העליונה וארבעה בשורה התחתונה. לכל בור היו שני פתחים, פתח תחתון אליו נכנסו מי השיטפון מאמת המים ופתח עליון ממנו נשאבו המים. שביל מתפתל הוביל מהשורה העליונה של הבורות אל שער המים בסמוך לארמון הצפוני והמים הועלו אל המבצר על ידי בהמות משא או סבלים. מערכת נוספת, נפרדת, של בורות מים נחצבה בתוך שטח המבצר, על הפסגה. מים הובאו אל בורות אלו משער המים או שער שביל הנחש ומשם זרמו בתעלות למאגרי המים המרכזיים שבמבצר. מאגרי מים נוספים נחצבו בארמונות ובתים שבמבצר, מערכת נפרדת זו סיפקה מים באופן עצמאי למבנים אלו.
ביצורים.
החומה.
את מצדה מקיפה מכל צדדיה, למעט אזור הארמון הצפוני, חומת סוגרים שגובהה המקורי היה כחמישה מטרים. החומה נבנתה לא רק בנקודות התורפה אלא גם במקומות שאין כל אפשרות לעלות בהם. אורכה הכולל של החומה היה 1,400 מטר, והיא הייתה בנויה בקירות מקבילים: עובי הקיר החיצוני היה 1.40 מטר ועוביו של הקיר הפנימי היה מטר אחד. הרווח ביניהם, שרוחבו 4 מטרים, נותר פנוי והיה מכוסה כולו בגג; שטחו הכולל של הגג כיסה שטח של קרוב לתשעה דונם. על הגג סבבו השומרים, ובנקודות-התורפה היו מוכנות עליו אבני דרדור כבדות, להדיפת התקפה. קירות ניצבים חילקו את חלל החומה לחדרים-חדרים, כל חדר כזה נקרא סוגר, ולפיכך נקראת חומה מסוג זה חומת סוגרים. אורכו של כל סוגר היה בין חמישה לשלושים וחמישה מטרים. לכל סוגר היה פתח כניסה מן הצד הפנימי, מתוך מצדה. מדי 40 מטרים בערך ניצב בחומה מגדל. החומה הייתה בנויה דולומיט או גיר קשה, חצוב בגושים של 50–200 ק"ג. פני החומה היו מטויחים ומסוידים לבן. המגדלים נבנו במרווחים לא קבועים בחומה על פי תנאי השטח והצרכים הטקטיים. המגדלים נבנו כחלק מהחומה והיו למעשה סוגרים שרוחבם כ-6 מטרים. בחלק מהמגדלים נבנו גרמי מדרגות לאפשר ללוחמים לעלות לעמדות. לכל מגדל הייתה כניסה אחת לפחות, בדרך כלל בקיר החלוקה הצפוני של הסוגר. במגדל הבורסקאים נחשף מתקן לעיבוד עורות בקומה התחתונה. (מספר 16 במפה)
השערים.
למצדה 4 שערים עיקריים שנבנו בתקופת הורדוס לפי תוכנית אחת. השער היה חדר אחד ובו שתי כניסות, אחת בקיר החיצוני של החדר ואחרת בקיר הפנימי. לאורך קירות החדר נבנו ספסלים. באדריכלות צבאית שערי המצודה היו נקודת התורפה העיקרית בביצורים ומאמץ רב הושקע בהגנה ובשליטה על תנועת הבאים בשערי המבצר. בניגוד לכך, לא היו שערי מצדה מבוצרים במיוחד והם למעשה פתחים בחומה.
שערים נוספים
המחסנים.
במצדה נבנו מחסנים ששימשו לאגירת מזון וכלי נשק, ובהם מחסנים ציבוריים ומחסנים הצמודים למבנים וארמונות.
קבוצת מחסנים ציבוריים עומדים בצמוד לקומפלקס הצפוני במצדה ומחולקים לשני גושים, המופרדים על ידי מסדרון הנמתח ממזרח למערב והיה מחובר למסדרון שהקיף את גוש המחסנים. קבוצה צפונית, שנבנתה לאחר בניית בית המרחץ, ובה חדרי אחסון ארוכים שרוחבם 3.8 מטר ואורכם 20 מטר, חדר אחסון כפול הבנוי בזווית. הרצפות והתקרות של מחסנים אלו צופו בחימר. קבוצה דרומית של מחסנים ובה 11 מחסנים מוארכים שרוחבם 4 מטר ואורכם 27 מטר. במחסנים אלו אוחסנו שמן, יין וקמח ומוצרי מזון אחרים, כל מזון אוחסן בכלים מיוחדים ובמחסנים נפרדים. המחסן החמישי ממערב כוסה בציפוי חסין מים ושלוש גומחות נחצבו ברצפת המחסן במרחקים קבועים, ככל הנראה שימש המחסן להעברת נוזלים לכלי אחסון.
מערכות מחסנים נוספות נבנו בסמוך למבנים מיוחדים. שלושה מחסנים נבנו בצמוד לבניין VII הבניין המנהלתי במצדה, מחסנים אלו הכילו, ככל הנראה, סחורות בעלות ערך מיוחד והגישה אליהם הייתה דרך שער מיוחד. קבוצה נוספת של מחסנים הוצמדה למחסני המבנה המנהלתי. מחסנים אלו נבנו בשלב הבנייה השני במצדה ככל הנראה במטרה להגדיל את נפח האחסון הכולל. חופרי מצדה מניחים כי מחסנים אלו אחסנו חפצים בעלי חשיבות יתרה - אולי כלי נשק
הארמונות.
הארמונות על מצדה נחלקים לארבע קבוצות:
הארמון הצפוני.
הארמון הצפוני בשלוש דרגות – העליונה, ששימשה למגורי המלך, הייתה על ראש הצוק, ושתי הדרגות התחתונות נבנו מתחת למפלס הפיסגה ונתמכו במקומות מסוימים בידי קירות תמך עצומים. מבקרי הארמון יכלו ליהנות מהנופים המרהיבים הנשקפים ממנו, וכן מהנקודה הקרירה במצדה, בשל הרוחות הצפוניות הערות והמחסה מהשמש הדרומית.
הארמון המערבי.
הארמון המערבי הוא מבנה המשתרע על כ-4,000 מ"ר בצמוד למרכז החומה המערבית ובסמוך לשער המערבי. בנוסף לשימוש כבניין מגורים, החפירות הצביעו כי הוא היה מרכז אדמיניסטרטיבי וטקסי מרכזי במצדה ובו ארבעה חלקים עיקריים:
הארמונות הקטנים.