החפירות בתחומי סרנדה העתיקה החלו עוד ב-1913, בתקופת מלחמות הבלקן, ונועדו לגלות את השורשים היווניים של המקום כתריס בפני השאיפות הלאומיות האלבניות. הסקרים והחפירות חודשו בראשית שנות ה-80 של המאה ה-20, אך שרידי המבנים של בית הכנסת העתיק לא הוגדרו ככאלה עד ל-2003, שאז נחשפו באחת מרצפות הפסיפס באתרו דימויי מנורת שבעה קנים, שופר ואתרוג. בית הכנסת נחפר ונחקר ביסודיות בראשית המאה ה-21 (עונות 2003 ו-2004 וכן ב-2009) על ידי הארכאולוגים אהוד נצר וגדעון פרסטר מהמכון לארכאולוגיה באוניברסיטה העברית בשיתוף האקדמיה למדעים של אלבניה. בחפירות השתתפו לאקוֹ קוֹסטה (Costa) מהמכון לארכאולוגיה בטירנה, שניהל את החפירות הראשונות באתר בשנות ה-80, וכן אֶטלֶבָה נַלבּאני (Nallbani) מאלבניה ומארי-פטריסיה רינו (Raynaud) מצרפת שהתרכזו בעיקר בחקר הפסיפסים.