בסוף שנת 2005 נערכה על ידי בדיקה בשטח שבין אמות המים של קיסריה במערב לבין שכונה מס. 2 של קיסריה החדשה במזרח והגן הלאומי. במהלך הבדיקה נפתחו שבעה בורות בצמוד לפן החיצוני של החומה הביזנטית; שלושה בחלקה הצפוני, ארבעה בחלקה המזרחי.
בכל אחד מהבורות הצפוניים התקבלה תמונה זהה של חומה מסיבית שהשתמרה לגובה של עד 4.5 מעל יסוד מדורג שעומקו בין 1.20 מ' ל-1.80 מ' בממוצע. הפן החיצון של קטע זה בחומה טוייח כדי להגן על אבן הכורכר מפני הלחות ומליחות הים. צמוד לו נחשף גם משטח מרוצף כורכר, ששימש כ'דרך פטרולים' ולשם תחזוק הביצורים. צפונה מקו החומה נחשפו שרידים של מעין חפיר רחב ורדוד.
בנקודה בה החומה מתחילה להתעקל לכוון דרום-מזרח, התקבלה תמונה שונה. נחשפו שרידי שער בנוי אבני גזית-כורכר גדולות, שונות במידותיהן מאלו שבשאר חלקי החומה. דומה כי במקור היה השער בן שלושה פתחים. הפתח המזרחי וכנראה גם זה שלימינו נאטמו בשלב מסויים באבני גזית ובחזיתם נבנה מגדל ביצורים מלבני.
גם לחלק המזרחי של החומה, הבנוי על גבי רכס כורכר, יסוד מדורג ורחב. שלא כמו בחלק הצפוני, כאן טויחו רק המישקים שבין אבני הגזית, וזאת כדי למנוע חדירת מי נגר. השתמרות החומה במזרח פחותה מזו שבצפון. חלקים ניכרים ממנה נשדדו עד כדי מטר או מטר וחצי מעל היסוד.
תגלית מעניינת היא השער שנחשף במהלך הבדיקה בפינה הצפון מזרחית של החומה. מכיוון שהבדיקה הייתה מצומצמת, ולא ניתן היה לחפור ולחקור את מערך השער כולו ואת הקשר בינו לבין החומה, גם לא ניתן לקבוע בוודאות עם השער והחומה הם בני אותה תקופה או שהשער קדם לחומה. לא נמצאה עדות לכך שהשער היה מעוטר, אך מאחר והוא שרד רק לגובה של כדי שני שליש מגובה הקשת המרכזית, אין לשלול על הסף את האפשרות שחלקו העליון נשא עיטור. אפשר שמשער זה יצאה הדרך מקיסריה ללגיו.
מהממצא שנחשף במהלך הבדיקה מסתמנת האפשרות שהחומה, בניגוד למה שהוצע בעבר, הוקמה כבר במאה הד' לספירה. הקפת עיר בחומה בעת ההיא לא הייתה תופעה יוצאת דופן; ערים מרכזיות של האימפריה גם במזרח וגם במערב הוקפו חומה גם כאשר לא נשקפה בהכרח סכנה לתושביהן. באזורנו התופעה מוכרת בין השאר גם מבית-שאן ואנטיוכיה.