Штукатурка, нанесенная на стены и потолок второй камеры, двухслойная. В ее состав входит известь, мраморная мука, песок (результаты микрохимического анализа). Структура штукатурки исследовалась с помощью изготовленных микрошлифов поперечных срезов проб штукатурки. Первый слой с наполнителем грубой фракции, в котором видно большое количество обломков раковин моллюсков и примеси измельченного угля. В отдельных местах встречаются частицы керамики. Толщина штукатурки от 0,5 до 2 см. Этим слоем выравнивали вырубленные в известняке стены и потолок. Второй слой штукатурки с наполнителем мелкой фракции. Он более плотный, хорошо выглаженный, толщиной 0,3–0,7 см. Непосредственно по нему лежит красочный слой. Техника росписи близка к фреске секко.
Проведенные анализы проб красочного слоя выявили присутствие таких пигментов, как гематит, свинцовый сурик, глауконит и глинистый вивианит (?).
Живопись в прошлом украшала всю поверхность стен второй камеры, включая потолок и ниши для захоронений. На двух боковых стенах (справа и слева от входа) изображены сцены охоты на косулю с зайцем и кабана. На фронтальной стене – центрально-симметричная композиция с изображением двух всадников. Из-за сильных повреждений рисунок прослеживается нечетко, что в свою очередь затрудняет восприятие сюжетного изображения. Живопись в основном сохранилась на уровне следов краски. Поверхность фрески покрывала ямчуга.
На момент открытия склепа были зафиксированы остатки фресок в аварийном состоянии. Из-за постоянной повышенной влажности внутри склепа уровень влажности штукатурки был очень высоким. Местами штукатурка размокла, отслоилась на больших участках от основы и во многих местах осыпалась вместе с красочным слоем. Сильные повреждения штукатурке с фреской нанесли корневые системы растений, которые росли на поверхности. Корни отрывали штукатурку от основы и расслаивали ее.
Отдельно следует сказать о повреждениях, нанесенных фреске грабителями захоронений. В поисках сокровищ они разбивали стены склепа, оставляя глубокие выбоины.
В 2008 г. в результате работы тяжелой техники при строительстве на поверхности разрушились природные пласты известняковой породы, отчего в первой камере частично обрушился потолок. На потолках камер склепа появились трещины, через которые в дождевую погоду протекала вода. Сильное насыщение влагой и поражение биовредителями привело к повреждению штукатурки и красочного слоя. Отслоения и деструкция штукатурки угрожали полной потерей фрески. Пребывание склепа в открытом состоянии, в котором начала происходить естественная циркуляция воздуха, усилило угрозу потери остатков росписи. Штукатурка с деструктированным и вымытым связующим, высыхая, могла бы полностью осыпаться. Возникла проблема спасения самих фресок.
Перед реставраторами была поставлена задача найти возможность снятия фресок со стен и переноса их на новую основу для музеефикации и экспонирования. Усложняющими факторами были аварийное состояние склепа, чрезвычайно высокая влажность окружающей среды и непосредственно штукатурки, низкая температура, плохое состояние красочного слоя и штукатурки, небольшой объем помещения и отсутствие в нем вентиляции.
По решению научно-реставрационного совета Национального заповедника «Херсонес Таврический» переносу подлежали три фрагмента росписей, которые находились во второй камере на стенах под нишами для захоронений.
Перед началом реставрационных мероприятий в склеп было заведен электрический кабель, установлено освещение и смонтирована система принудительной вентиляции помещения. Также для частичного урегулирования температурно-влажностного режима было установлено два электрических вентилятора, которые нагревали воздух внутри склепа и частично уменьшали влажность штукатурки. Была отведена дождевая вода путем планирования грунта на поверхности и покрытия участка над склепом полиэтиленовой пленкой.
Следующим шагом было изучение сохранности живописи и разработана методика ее укрепления с последующим переносом на новое основание. Методика переноса была испытана на небольшом экспериментальном участке. Позитивный результат проведенных работ дал возможность применить разработанную методику для перенесения всех фресок.
Реставрационные процессы включали следующие этапы: удаление поверхностных загрязнений; укрепление красочного слоя; укрепление штукатурного основания; нанесение профилактической заклейки; подготовка временного основания; демонтаж фрагментов фресок; подготовка нового основания; подготовка тыльной стороны фрагментов; монтаж фрагментов фресок на новое основание; снятие профзаклейки; восполнение утрат штукатурки; снятие загрязнений с красочного слоя.