Անիի պեղումներն ու հիմնական ուսումնասիրությունը 1892–1893 թթ.-ին, 1904–1917 թթ.-ին կատարել են Նիկողայոս Մառի գլխավորած գիտական արշավախմբերը, որոնց նաև մասնակցել են Հ. Օրբելին, Թորոս Թորամանյանը, Ն. Բունիաթյանը և ուրիշներ։ Հնագիտական հետազոտումը հարուստ նյութ տվեց հայկական միջնադարյան քաղաքի առանձնահատկությունները, նրա կառուցվածքն ու ճարտարապետությյան զարգացման ուղիներն ըմբռնելու համար։ Հայտնաբերվել են քաղաքի սկզբնական պարսպապատը, միջնաբերդը, առանձին թաղամասեր, պաշտամունքային բազմաթիվ կառույցներ, մեծ քանակությամբ բնակելի շենքեր։ Միջնաբերդը, միջանցքով բաժանված երկու մասի, բաղկացած է եղել մի քանի մեծ դահլիճներից, բնակելի և օժանդակ սենյակներից, ունեցել է բաղնիք, ստորգետնյա ջրամբար և այլն։ Մեծ մասամբ երկհարկ տների առաջին հարկում արհեստանոցներ էին, խանութներ, պահեստներ, իսկ երկրորդ հարկում՝ բնակելի սենյակները, որոնց բնորոշ էր ճոխ հարդարանքը, պատրհանների, բուխարիների քանդակազարդ շրջանակները։ Քաղաքի յուրահատուկ թաղամասերից էր «ժայռափոր Անին»՝ կիրճի եզրով ձգված ժայռափոր բնակարաններով, խանութներով, եկեղեցիներով, դամբարաններով։ Միջնադարյան ամրաշինության կատարելություն էին Անիի երկշարք պարիսպները։ Միջազգային առևտրի կարևոր կենտրոն Անին քարավանների անցուդարձն ապահովել է կիրճերի վրա ձգված լայնաթռիչք կամուրջներով։