Примерно около трети площади древнего города затоплено морем. В 1999 г. были начаты подводные исследования. Они показали, что дно моря на площади примерно в 20 га покрыто камнями, принадлежавшими древним постройкам. В одном месте были обнаружены многочисленные мраморные архитектурные детали, относящиеся к какому-то большому зданию (часть архитрава, порог, барабаны колонн). Здесь же найден фрагмент мраморной женской статуи. Помимо древностей, морское дно у берегов Фанагории хранит следы военного времени (например, десантный катер) — на Таманском полуострове в 1941 и 1943 гг. происходили тяжелые бои с фашистами.
В процессе раскопок открыты самые разнообразные археологические находки. Среди них обломки мраморных статуй, греческие надписи, золотые, серебряные и бронзовые монеты, резные камни, бронзовые и глиняные светильники, амфоры, расписная столовая керамика, терракотовые статуэтки.
Ежегодно в июле-августе в Фанагории работает археологическая экспедиция. Участники экспедиции вручную расчищают фундаменты древних сооружений и мостовые улиц, по которым люди ходили более двух тысяч лет назад, достают из земли древние предметы повседневного пользования и произведения искусства.
В течение VII–VI вв. до н. э. ионийские (т. е. находящиеся на западном побережье Малой Азии) города вели длительные оборонительные войны против восточных деспотий (Лидия, Персия). Наиболее радикально настроенным оказался город Теос, жители которого перед угрозой завоевания персами решили выселиться в полном составе на новую родину. Одна часть теосцев переселилась в город Абдеры (северная Греция), другая — на Таманский полуостров (Краснодарский край). Руководителем последней группы переселенцев был некто Фанагор, по имени которого и был назван новый город — Фанагория. Это был полис, т. е. независимый город-государство, со своим правительством, народным собранием, сельскохозяйственной территорией, границами.
В начале IV в. до н. э. Фанагорию насильственно включили в состав Боспорского царства, первого государственного объединения на территории России. Этот век — период высшего расцвета Фанагории. Причиной процветания Боспорского государства во многом стало увеличение продажи хлеба в Средиземноморье (прежде всего в самый богатый древнегреческий город — Афины). Зерно выращивалось в основном на плодородных таманских землях, в частности на полях, принадлежавших Фанагории. Взамен хлебных поставок в Фанагорию из Средиземноморья привозят большие материальные ценности.
Фанагория была одним из важнейших центров транзитной торговли. Часть товаров (одежда, вино, оливковое масло, ювелирные украшения, предметы быта), поступавших из Средиземноморья, переправлялась во внутренние районы Прикубанья и далее (вплоть до Приуралья).
В I в. н. э. Фанагория входила в состав огромного Понтийского государства. Однако в войне, которую вел царь Митридат VI Евпатор против Рима (войсками которого одно время руководил Юлий Цезарь), Фанагория выступила на стороне Рима. Город был осажден войсками Митридата, однако выстоял. После окончания войны в знак признания ее вклада в победу римских войск Фанагория получила от всесильного Рима независимость.
В IV в. в причерноморские районы вторглись дикие племена кочевников-гуннов, пришедшие из степей северного Китая. Они уничтожали все, что попадалось на их пути. Не избегла печальной участи и Фанагория. Город был разрушен и сожжен, многие жители погибли.
В процессе раскопок был обнаружен один из городских домов, разрушенных в момент нашествия гуннов. Он сгорел в страшном пожаре, на полу дома лежал его хозяин, в спине которого торчал костяной наконечник гуннской стрелы. В своем кулаке он сжимал несколько монет, которые ему не удалось спрятать от врагов. Гуннским разгромом заканчивается античный период истории города. Фанагория смогла возродиться после разрухи. Несмотря на то что город в раннесредневековую эпоху не достиг прежнего уровня своего величия, он тем не менее занимал видное положение среди прочих городов Северного Причерноморья. В этот период Фанагория (наряду с известной Тмутараканью, которая располагалась в 25 км от нее) была одним из административных центров Хазарского каганата (соседом древнерусского государства), находившегося между Волгой и Днепром.
Одно время в изгнании в Фанагории находился знаменитый византийский император Юстиниан II, правивший в Константинополе в 685–695 и 705–711 гг. Он был первым в мире императором, который поместил на своих монетах изображение Иисуса Христа. Византийский писатель Феофан так рассказывает об этой ссылке в своем труде «Хронография» под 704 г.