La découverte du bâtiment et l’analyse d’anciennes et nouvelles découvertes archéologiques ont clarifié comment le lieu est devenu, dès le Ier siècle après J.-C., pour le rester au moins jusqu’au IVe siècle après J.-C., un quartier résidentiel avec des bâtiments à caractère public. Englobé dans l’enceinte murale suite à l’agrandissement de 440 après J.-C., le complexe a en effet conservé sa fonction thermale jusqu’à l’époque tardive, lorsqu’une importante rénovation y a été entreprise.
La zone archéologique comprend une série de salles thermales et représente encore aujourd’hui l’exemple le plus complet de thermae documenté à Neapolis. L’installation, qui s’étend sur une surface de plus de 900 m², peut être chronologiquement située entre le milieu et la fin du Ier siècle après J.-C. Le bâtiment possédait vraisemblablement l’entrée principale sur l’axe routier antique (decumanus), repris par l’actuelle via Benedetto Croce, s’articulant en deux secteurs parallèles : celui de la piscine, faisant probablement face à une cour ayant la fonction de gymnase, et celui des espaces thermaux proprement dits.
Du gymnase antique, seules quelques traces du mur périmétrique de la zone portique et un couloir qui séparait le gymnase de la piscine sont actuellement visibles ; de cette dernière, initialement couverte, restent en revanche des vestiges du rebord et des escaliers d’accès. Sur le côté sud de la fouille, un bassin octogonal, d’époque postérieure, a été conçu dans un espace qui constituait probablement à l’origine l’accès à la piscine.
Tout le long du côté ouest se trouve également un canal hydraulique, probablement partie d’une plus grande conduite dérivée de l’aqueduc du Serino.
Les salles thermales proprement dites se répartissent sur deux niveaux, dont un souterrain. Dans l’espace central du rez-de-chaussée, le laconicum (pour les bains d’air chaud et sec), relié aux tepidaria (pour les bains à température modérément chaude), on observe des traces évidentes de canalisation : des tubuli pour le passage de l’air chaud, et quelques petites colonnes creuses (suspensurae) qui soutenaient le sol suspendu sur l’hypocauste.
Dans la zone nord du chantier se trouve, transformée par la suite en citerne, une salle qui, par son orientation vers le Nord, pourrait faire penser à un frigidarium (pour les bains d’eau froide) ou à un nymphée.
Derrière la paroi sud de cette salle se situe enfin un vestibule, d’où l’on accédait au niveau souterrain. Certains objets découverts lors de l’exploration du bâtiment thermal sont exposés dans l’une des salles du Musée de l’Opera de Santa Chiara, avec les vestiges des meubles sculptés et les objets d’usage courant et d’art sacré récupérés de l’église d’époque angevine (XIVe siècle), de son cloître et de son monastère, survivants à l’incendie qui détruisit le complexe monumental en 1943.
Ouvert en 1995 dans certains espaces du monastère initialement occupés par les appartements des moniales, le Musée raconte les événements constructifs et le développement historique et artistique de la citadelle franciscaine.
