Las primeras excavaciones documentadas corresponden a Juan Loperráez, canónigo de la catedral del Burgo de Osma, en la segunda mitad del s. XVIII. Loperráez, en su extensa obra Descripción Histórica del Obispado de Osma, publicada en 1788, analiza las fuentes históricas, documenta y estudia los restos arqueológicos del Alto de Castro, los materiales dispersos por los pueblos de los alrededores, y excava en el Teatro del que traza un plano. Con todo ello levanta un “Plan Ichnographico de Clunia” localizando los restos y dando argumentos suficientes para identificar el lugar como el emplazamiento de la antigua ciudad romana.

Entre 1914 y 1916 se sabe de las intervenciones de Narciso Sentenach en los abrigos de Cuevas Ciegas, y de Ignacio Calvo en Los Arcos, Teatro y en distintos puntos en la zona del Barranco de los Pedregales.

Las excavaciones sistemáticas las inicia Blas Taracena, entre 1931 y 1934, centrando su trabajo en la casa que lleva su nombre. Es también el momento en el que se declara el sitio Monumento Nacional, comprando el Estado algunos terrenos y nombrando un guarda para su cuidado.
A partir de 1958, y hasta 1995, la Diputación Provincial de Burgos retoma los trabajos arqueológicos bajo la dirección del profesor Pere de Palol. Durante este período se excava una gran parte del yacimiento visible en la actualidad, en concreto el Foro, Basílica, parte del Teatro, el Edificio Flavio, la Casa 3 y las Termas.

Desde 1995 hasta la actualidad, los trabajos en Clunia son llevados a cabo por el equipo dirigido por los doctores Francesc Tuset y Miguel Ángel De la Iglesia, siendo primordial la puesta en valor del yacimiento, la restauración y excavación del Teatro, bajo una nueva visión multidisciplinar, integrando protección, investigación y difusión. Todo ello como consecuencia de la redacción del Primer Plan Director (1994). Concluido ese primer periodo se lleva a cabo, bajo la misma dirección, la elaboración del Segundo Plan Director (2014-actualidad), concebido como un proyecto integral que tiene como fin dar el impulso que le corresponde al yacimiento y su paisaje patrimonial y cultural. Y es que Clunia no es un elemento aislado sino un Bien Cultural unido a su paisaje, sus gentes y los recursos del territorio.

Durante estos años la Diputación Provincial de Burgos ha realizado un esfuerzo, tanto a nivel de infraestructuras como en apoyo a la investigación, contando en diversas ocasiones con la colaboración de la Junta de Castilla y León y del Gobierno Central.
Toda esta labor ha contribuido a que, junto con las escasas noticias que tenemos sobre la Clunia romana por parte de los autores romanos, se vayan uniendo los conocimientos aportados por la arqueología que nos ayudan a dibujar la historia de la ciudad incluso antes de la llegada del Imperio.