Tutto è iniziato nel 2003 quando, a seguito del rifacimento dell'impianto di irrigazione del prato da parte dell'Opera della Primaziale, sono emersi i resti archeologici di una piazza fino ad allora sconosciuta. Con ritrovamenti che vanno dall'età romana all'età contemporanea, passando per il Medioevo, gli archeologi hanno potuto tracciare un quadro più preciso dei periodi, delle attività e della vita nell'area della piazza, prima che diventasse la "Piazza dei Miracoli". Con alcune scoperte sorprendenti: i resti di una cattedrale del X secolo, la cui costruzione fu interrotta per lasciare spazio al progetto dell'imponente Duomo, un edificio più adatto "ad esaltare la grandezza di Pisa".
Gli scavi, partiti da motivazioni di tutela, sono stati indirizzati verso l'obiettivo scientifico di trovare risposte agli interrogativi e alle interpretazioni controverse suscitati dalle operazioni di scavo intraprese negli anni Cinquanta del Novecento. Intanto è più chiaro il quadro della Pisa romana: gli scavi hanno permesso di confermare la presenza di domus dal I secolo a.C., quando l'area dell'attuale piazza era l'ingresso alla città dalla parte del mare. Si sono definiti meglio l'estensione degli edifici e caratteri costruttivi e decorativi eccezionalmente durevoli: è un progresso di questa ricerca infatti l'aver documentato la sopravvivenza di quei complessi abitativi per almeno cinque secoli. Altrettanto nuovo per l'archeologia di Pisa è il passaggio successivo, quando nel periodo tardoantico (V-VI secolo d.C.) quelle abitazioni non cessano di essere spazi d'uso per la vita: una vita precaria ai nostri occhi, perché legata a un'edilizia basata sul legno, e che prosegue quando cominciano a comparire alcuni nuclei di tombe, inizio della riconversione del luogo a spazio religioso.
È del VII secolo la tomba longobarda in un imponente cassone in pietra, fortunatamente intercettata presso il Battistero, anch'essa riusata, ma salvando i resti della deposizione primaria di un personaggio di alto rango con preziosi elementi dell'abbigliamento tra i quali è una rara fibbia in argento con l'iscrizione del nome del proprietario, Cipriano, e di Mauro, l'orefice autore dell'oggetto.
La novità più eclatante è tuttavia l'identificazione della cattedrale fino ad oggi sconosciuta, perché taciuta dalle fonti: un edificio a tre navate, con abside e cripta decorata da intonaci dipinti, databile alla fine del X secolo e forse mai compiuto. La pianta ricostruita mostra un edificio piccolissimo in confronto alla Cattedrale romanica che nel giro di neppure un secolo lo sostituisce.
Oggi i risultati degli scavi sono stati pubblicati in "Archeologia in Piazza dei Miracoli" (Felici Editore), un volume che raccoglie quella parte del lavoro degli archeologi, assai meno visibile, ma indispensabile, che consiste nell'elaborazione dei dati post-scavo. Sono serviti circa tre anni e quaranta studiosi, nella maggior parte formati nell'Università di Pisa, ma anche l'intervento di restauratori dell'Opera della Primaziale e della Soprintendenza di Firenze, disegnatori, fotografi, coordinati da Emanuela Paribeni, già funzionario responsabile degli scavi nella Piazza, e da Antonio Alberti che li ha diretti sul campo. Il volume è arricchito anche dai contributi di Gabriella Garzella, Stefano Bruni, Adriano Maggiani, Sauro Gelichi, noti studiosi della Pisa etrusca, romana e medievale.