В XII в., во времена упадка Византии, Херсонес находился некоторое время в зависимости от трапезунтского императора. С обоснованием на южном берегу Крыма генуезцев возвысилось торговое значение Кафы (Феодосии) и Сурожа (Судака) и пала роль Херсонеса. Согласно договору генуэзцев с греками, относящемуся к 1351 г., греческие суда не могли заходить в Херсонес. Быстро клонившийся к упадку город в 1397 г. был разграблен литовским князем Ольгердом и окончательно опустел с переходом под власть турок, которые увезли отсюда в Константинополь много великолепных архитектурных украшений. В 1678 г. посетивший Херсонес Мартин Броновий пишет: «достойные удивления развалины его ясно свидетельствуют, что он был некогда великолепный, богатый и славный город греков, древнейший на полуострове и знаменитый своей отличной пристанью. На оконечности того истма, который Страбон называет Малым Херсонесом, и у самого берега пристани, также во всю ширину истма от одного берега моря до другого еще и теперь возвышается высокая стена и башни, многочисленные и большие, из тесаных огромных камней; и вся эта сторона обращена к морю. У самых стен города видны водопроводы, которые за четыре мили посредством подземных труб, высеченных из камня, проводили воду в город; в них и теперь еще есть вода очень чистая… Этот город уже не только много лет, но и много веков стоит пуст и необитаем и представляет одно опустошение и развалины, в постройке которых видны удивительное искусство и роскошь. Царский дворец виден в той же части истма, с огромными стенами, башнями и великолепными воротами… Большой греческий монастырь остался в городе; стены храма еще стоят, но без кровли, а все украшения этого здания, которые там были, разрушены и разграблены».
Паллас в 1793–1794 гг. видел еще следы нескольких башен и стены, тянувшейся от Балаклавы до Севастополя, а в огороженной ею части полуострова – много фундаментов и остатков древних стен, вероятно разграничивавших виноградники и фруктовые сады. В развалинах башни и стены близ мыса Ай-Бурун Паллас предполагал знаменитый храм местной богини Девы, отожествляемой греками с Артемидой, который, по словам Страбона, стоял на мысу Партенион. По другим предположениям этот храм стоял близ Георгиевского монастыря, о чем будет сказано ниже. Соседство с Севастополем оказалось гибельно для развалин Херсонеса, так как строители города широко пользовались готовым строительным материалом. Только в начале XIX в., благодаря акад. Келлеру, было обращено внимание на сохранение археологических древностей. В 1821 г. Келлером были составлены чертежи и планы интересных в археологическом отношении местностей. Более систематические раскопки начались со времени основания в 1839 г. Одесского Имп. общества истории и древностей и особенно успешно производились с 1853 г., под наблюдением гр. А. С. Уварова. С 1888 по 1892 г.г. раскопки велись на Высочайше дарованные Археологической комиссии средства под наблюдением проф. Н. П. Кондакова, а затем – К. К. Косцюшко-Валюжинича.
При посещении Херсонеса въезжают в древние ворота в стене протяжением в несколько десятков сажен. Нижние слои стены, отрытые из-под покрывавшей их земли, представляют собою образец изящной древнегреческой кладки; менее изящны вышележащие слои римской и византийской эпох и наконец весьма неряшливая кладка верхнего слоя принадлежит варварским владельцам города. Близ ворот откопаны 4 водосточных трубы. Здесь же найдены камни с надписями, объясненными В. В. Латышевым. Особенный интерес из них представляет мраморная плита, найденная в 1890 и 1891 гг., на которой высечена «присяга граждан на верность конституции своего государства». Далее, на западном берегу Карантинной бухты помещается небольшой музей Археологической комиссии, содержащий в себе наименее ценные или громоздкие предметы, добытые раскопками, тогда как более ценные помещаются в Эрмитаже. За музеем вдоль бухты и по берегу открытого моря расположены развалины города, местами окруженные остатками стены. Из ряда улиц особенно хорошо сохранилась одна – шириной в 3 саж., идущая в направлении на северо-запад, к морю. Постройки производились несомненно в разные исторические эпохи и разными народами, причем нередко более поздние строители пользовались строительным материалом своих предшественников.
Из более древних предметов в 1898 г. откопаны ворота, относимые к IV в. до Р. X., а затем в гробницах найдено много драгоценностей и украшений с надписями IV – Ш в. до Р. X. Наибольшее число древностей относится к христианской эпохе. В числе их выдающийся интерес представляют развалины херсонесских базилик, тип которых нигде в другом месте не обнаружен. Под этим именем, в буквальном переводе означающем – царский дом или зал, с IV в. по Р. X. разумелось продолговатое здание, разделенное колоннами на нефы или корабли, а с восточной стороны оканчивающееся полукруглым выступом алтарной абсиды.