בשנים האחרונות נערכו בטבריה חפירות רבות, רובן על ידי רשות העתיקות. בחלקן נחפרו שטחים נרחבים, כמו בגן העיר, בבזיליקה, בתיאטרון ובשער העיר. באחרות נחפרו שטחים מצומצמים יותר, אך המספר הרב שלהן ותפרוסתן בכל שטחי העיר, מאפשרת ללמוד על הדינמיקה היישובית והשינויים בתחומי העיר, מאז ייסודה במאה הראשונה לספירה ועד לימינו. על סמך הממצא מהחפירות הוכנו מפות המתארות את תחומי העיר לאורך תקופות קיומה.
בתקופה הרומית נבנתה העיר מדרום לעיר המודרנית. מתקופה זו נחשפו שער העיר, התיאטרון והבזיליקה. בתקופה הביזנטית הוקפה העיר בחומה ארוכה, אולם חלק ניכר משטח העיר לא היה מיושב. מתקופה זו נחשפו בית כנסת ושתי כנסיות.
בתקופה האומיית התרחבה העיר והתאחדה עם חמת השכנה. תקופה זו הסתיימה ברעידת אדמה עזה שפגעה קשות בעיר, ואולם הנזק של הרעש לא עיכב את התפתחותה של טבריה. בתקופות העבאסית והפאטמית, שימשה העיר בירת צפון הארץ והגיעה לשיא התפשטותה: מגן העיר בצפון ועד למלון גני מנורה בדרום.
בשלהי המאה האחת-עשרה חל שינוי ניכר בשטח העיר. טבריה הצטמצמה לתחומי העיר העתיקה של היום והוקפה בחומות, שלפניהן חפיר רחב. נראה, שעיר מצומצמת זו היא שנכבשה על ידי הצלבנים. למרות שטחה הקטן של העיר, הצלבנים לא ישבו בכל השטח מוקף החומה. בתקופה הממלוכית התמלא שטח העיר במבנים, אולם במהלך התקופה היא ניטשה. במשך מאות שנים נותרה העיר חרבה עד שנבנתה מחדש בתקופה העות'מאנית והוקפה בחומות, שקטעים מהן שרדו עד היום. רק במאה העשרים יצאה העיר מתחומי החומות והתרחבה.