העבודה באתר החפירות מאמצע המאה ה-18 היוו אבן דרך בהתפתחות של מדע הארכאולוגיה. החפירות, בחסות המלך קרלוס השלישי, בוצעו בניהול המהנדס הצבאי קרל ובר, שתיעד בשיטתיות את החפירות בשנים 1750 - 1764.
בשנת 1793 התגלתה כתובת ובה היה כתוב "Rei publicae Pompeianorum" וכך זוהה המקום כפומפיי.
בשנת 1860 עבר ניהול החפירות לידי ג'וזפה פיורלי (Giusepe Fiorelli), שהחליט לחלק את אזור החפירות לתשעה מתחמים, ולתת מספר סידורי לכל בית. הוא גם פיתח את הטכניקה של גיבוש גבס בתוך חללים ריקים שנמצאו בלבה, כך שניתן יהיה לשחזר את תנוחתם הפיזית של בני האדם ובעלי החיים ברגע שכיסה אותם האבק הגעשי.
בשנת 1951, לאחר מלחמת העולם השנייה, חידש את החפירות הארכאולוג אמדאו מאיורי (Amedeo Maiuri) שניהל אותן כעשר שנים. החפירות הורחבו לשטחים נוספים: נמצא רחוב נוסף (Via dell'Abbondanza), התגלה שער העיר לכיוון נושרה (Nocera) ונחשף בית קברות מרשים בדרך לנושרה. בשנת 1990 הוערך כי שני שלישים מהעיר נחשפו.
הממצאים.
שרידי העיר שהשתמרו במשך 1,700 שנים לאחר שנקברה על בתיה ותושביה, באפר לוהט, מספקים ידע ייחודי על תחומי החיים בעולם העתיק: חברה, כלכלה, דת והארגון המדיני. הווילות שהשתמרו במצב מעולה, יחד עם הציורים המושלמים שהתגלו על הקירות מאפשרים הכרה וידיעה של אורח החיים של הרומאים. מרבית הממצאים שנחשפו נמצאים במוזיאון הארכאולוגי של נאפולי.
מעריכים כי שטח העיר היה כ-640 דונם והאוכלוסייה בה בזמן התפרצות הווזוב הייתה בין 10,000 ל-20,000 תושבים: 60% בני חורין ו-40% עבדים. הייתה זו עיר נמל משגשגת.
הממצאים מאפשרים לעקוב אחרי חיי היום-יום בפומפיי. בעיר נמצאו מאפיות, הכוללות טחנת קמח (Pistrinum), מכונות ללישת בצק ותנורי אפייה שבאחדים מהם נמצאו פרוסות לחם.
בשנת 2019 נחשף בפומפי חלק מדוכן לממכר מזון מהיר-תרמופוליום, ובשנת 2020 נחשפו חלקים נוספים של האתר, כדי חרס לאחסון יין, שיירי מזונות ומצרכים.
לאור מציאת מפעלים להפקת צמר נקי והכנתו לאריגה, מניחים כי הייתה זו תעשייה חשובה בפומפיי.
בעיר התגלה מגוון של בתי מלאכה: לפיסול, לייצור כלים, לעיצוב אבנים יקרות וכן מפעלים להפקת מוצרי דגים (כגון רוטב הגארוּם היקר), עששיות למאור וחנויות רבות למזון וליין.
מנמל פומפיי בשפך הסרנו התקיים מסחר ער עם ערים באגן הים התיכון. הסוחרים מצאו אכסניות ומסעדות ליד שערי העיר ובפורום. נמצאו הן מסעדות וברים (Thermopolium) מפוארים למשקאות קרים וחמים, ששכנו במבנים מהודרים עם גינות, והן מקומות קטנים (caupona), בעלי חללים מצומצמים, שהחדרים בהם היו קטנים וחשוכים והלקוחות ישבו בהם על שרפרפים.
ליד הפורום נמצאו מבני שירותים רבים: שוק מזון גדול (Macellum), שני תיאטראות, אתר התעמלות (palaestra או gymnasium) ובית מלון בשטח של 1,000 מ"ר במרחק קצר מהעיר, שמכונה כיום "Grand Hotel Murecine".
מידע נוסף התקבל מכתובות או הקדשות על מבנים. נמצאו כתובות מונומנטליות על מבני ציבור, מצבות ועמדות לפסלים. עסקות הסוחרים נרשמו בלוחות השעווה של הבנקאי Lucius Caecilius Jucundus. נמצאו הודעות על קרבות צפויים של גלדיאטורים, על המועמדים לבחירות והדים למאבקים חברתיים.
תושבי פומפיי הותירו במותם כתבי יד של מכתבים, רשימות וכלים מסוגים שונים. נמצאו כתובות גרפיטי, רישום של ימי השוק, מכתבי האשמה והטחת עלבונות, חילופים של מכתבי אהבה, ציטוטים משירי ורגיליוס ותרגילי תלמידים בלימוד האלפבית.
פיענוח כתובות עתיקות וממצאים ארכאולוגיים אפשרו לעמוד על מעמדם החברתי של התושבים: האזרחים החופשיים, העבדים, בעלי העסקים הקטנים והאצילים של החברה הרומית.
ממצאי העיר פומפיי אפשרו לעמוד על התכנון העירוני בזמן העתיק ועל אופן חלוקת הקרקע לשימושים השונים. החפירות מהמאה ה-20 גילו כי היו שטחים פתוחים רבים. לדוגמה, חלקה גדולה שנמצאה ליד האמפיתיאטרון נחשבה לפורום, אך הסתבר כי היה זה כרם. בעיר נמצאו כרמים, מטעים של עצי פרי וגינות. מכאן ההשערה כי השימוש בקרקע היה פחות אינטנסיבי וכי גרו בעיר פחות תושבים מאשר שיערו.
בין החורבות נמצאה גם כתובת בפחם "סדום ועמורה" . ממצא מעניין נוסף הוא שרידי עצמות ג'ירפות, מה שמעיד על כך שתושבי העיר נהגו לאכול את בשרן.
בשנת 2021 נחשפה מרכבה בשלמותה, מחוץ לחומות העיר העתיקה, בחורבות של ישוב מצפון לפומפי, שם נתגלו שרידיהם של שלושה סוסים על המרכבה נמצאו אלמנטים של ברזל, קישוטי ברונזה ושרידי עץ. ארכאולוגים סוברים שמרכבה זו שימשה בחגיגות ובמצעדים.
תיאור האתרים הראשיים.
העיר פומפיי אינה בנויה באופן סימטרי. היא משתרעת מהצפון, משער וזוב (Porta Vesuvio), בגובה 44 מטר מעל פני הים, ועד לדרום, שער סטביה (Porta di Stabia), שמונה מטרים מעל פני הים. בין שני השערים עובר הרחוב הראשי של העיר, דרך סטאביה (Via di Stabia). ההולכים ברחוב זה צפונה יראו את הווזוב מתנשא מעליהם. הרחוב המרכזי נחצה על ידי שני רחובות ראשיים: דרך דלאבונדאנצה (Strada dell'Abbondanza) ודרך נולה (Via di Nola). מהשער הדרומי, שער סטביה, יוצאת הדרך לעיר השכנה, סטביה, והדרך לנהר סרנו, שבשפכו שכן נמלה של פומפיי העתיקה.
במערב נמצא השער המוביל לכיוון הים, השער הימי (Porta Marina). שערים נוספים הם שער נולה, שער ארקולנו (הרקולנאום), שער קפואה, ושער נוקרה.
רחוב טיפוסי.
ברחוב טיפוסי של פומפיי היו מבנים בעלי שתי קומות עם מרפסות. לחלק מבעלי הבתים היו חנויות בקומת הקרקע בחזית הפונה לרחוב.
ברחובות זרמו מים שנבעו ממעיינות ציבוריים שעלו על גדותיהם. עודפי המים שזרמו לרשות הרבים הקשו על ההליכה באמצע הרחוב, שהיה שקוע יחסית. כדי לאפשר מעבר בני אדם מצד אחד של הרחוב למשנהו, הונחו בחלקו הנמוך של הרחוב אבנים רחבות, שעליהן ניתן היה לחצות את הרחוב מבלי להירטב. בין האבנים הושארו מרווחים למעבר אופני העגלות. חלק הרחוב הצמוד לבתים היה מוגבה, מעין מדרכה של ימינו.
את שרידי החפירות אפשר למיין לפי תפקוד המבנים ואופי הממצאים:
אזורים ציבוריים.
המבנים הציבוריים מרוכזים בשלושה אזורים בעיר: במקום גבוה בעיר, קרוב לשער הים ולמוזיאון - הפורום, ובקרבתו הבזיליקה ומקדש אפולו; מעט נמוך יותר, סמוך לשער סטאביה, בקצה הדרומי המשקיף על מפרץ נאפולי - הפורום המשולש (Triangular Forum); ובמזרח - הפלאייסטרה והאמפיתיאטרון.
הפורום.
לאחר היציאה מהמוזיאון, בכניסה הראשית לאתר - שער הים (porta marina), נכנסים לרחוב Via Marina, מימין שרידי מקדש ונוס והבזיליקה ומגיעים לשרידי הפורום. ה"פורום" היה האזור הציבורי המרכזי בערי רומא העתיקה. הוא היה מרכז הממשל של העיר - מוסדות השלטון, הדת והמשפט וכן שימש כמרכז מסחרי וחברתי. בדרך כלל עוצבו הפורומים בצורת כיכר או מספר כיכרות מחוברות ולפי קווי המתאר של הפורום רומאנום והפורומים הקיסריים ברומא עצמה. הפורום הוא אחד מהמקומות הגבוהים בעיר, והוזוב נשקף ממנו. גודלו של הפורום בפומפיי היה חריג: 38X138 מ"ר. הוא היה מוקף משלושת צדיו בחזיתות של מבנים בני שתי קומות. המבנים, שהכילו חנויות ובתי מלאכה, היו מקורים ופתוחים לרשות הרבים. החלל המקורה איפשר לעוברים ושבים לנוע בין המבנים במזג אוויר סגרירי.
בחלק הגבוה של העיר, בצד הצפוני של הפורום, עמד ה"קפיטול" - מקדש יופיטר - וחלש על הכיכר. שם היה היכל שהוקדש לאלים הקפיטוליים: יופיטר, יונו ומינרווה.
בפינה הצפון-מזרחית של הפורום שכן שוק המזון - המאקלום (Macellum). בדרום-מזרח שכן מרכז תעשיית הצמר של Eumachia, בו עבדו צבענים וכובסים. בבזיליקה שממול לקפיטול, בקצה הדרומי של הפורום, עמד מושב מועצת העיר ובתי המשפט.
הקפיטול - מקדש יופיטר.
מקדש יופיטר נמצא בקצה הצפון-מזרחי של הפורום. היה זה המבנה הדומיננטי של פומפיי לעבודת האלים. מלבד היותו היכל לעבודת יופיטר הוא שימש גם לעבודת האלה מינרווה. הדומיננטיות שלו בולטת עקב היותו הבניין היחידי בצפון העיר..
את השטח המוגבה שעליו בנוי המקדש בשם מכנים "קפיטול". בו הוקם במאה ה-2 לפנה"ס המקדש ליופיטר, האל הרומאי הבכיר אשר הוכר בתור "ממלא המקום" לאל היווני "אפולו", שעד אז היה האל החשוב של פומפיי. חלק מהתושבים סגדו עדיין לאפולו, אך שטחו הגדול של מקדש יופיטר מראה את חשיבותו של אל זה. המקדש בנוי בסגנון רומאי ולא בסגנון יווני. הפריטים שנמצאו בו מצביעים על קיום קהילה עשירה שהאמינה באפולו.
שער הניצחון, משמאל למקדש, היה לכבוד טיבריוס קיסר, ששלט בשנים 14–37. השער היה מצופה שיש משובח. השער שמימין הוקדש לקיסר נירון ששלט בשנים 54–68.
מקדש יופיטר נהרס ברעידת האדמה בשנת 62 ולא שוקם עד ההתפרצות בשנת 79, שכן המקדשים בפומפיי תוחזקו על ידי קהל המאמינים, וכשגברה האמונה בנצרות נפגעה תחזוקת המקדשים לאלילים, ולא היו די תורמים לחידוש המקדש.
המקדש היחיד ששוקם אחרי רעידת האדמה היה המקדש המצרי לכבוד איזיס. לדעת מיכאל קולה היה זה המקדש היחידי שהיו די מאמינים לבנותו. לאחר ההתפרצות הגעשית היה אופנתי לבחון דתות אחרות. במקדש המצרי נמצא גם אוצר מטבעות גדול, דבר המעיד על כוח המשיכה שלו.
הבזיליקה.
הבזיליקה הגדולה היא המבנה הציבורי החשוב של העיר. היו לה שימושים אזרחיים רבים: תפעול בית המשפט, כינוס מועצת העיר, מפגשים בין תושבי העיר, ביצוע עסקות - כולל חליפין של מטבעות, וישיבות ועד הסוחרים. הבזיליקה בפומפיי נחשבת לאחת העתיקות שהתגלו.