ח'ירבת אום אל-עומדאן נמצאת על גבעה מצפון לכביש המחבר בין העיר מודיעין לצומת לטרון. במסגרת פיתוחה של העיר מודיעין נערכו חפירות בשטח שהיה מיועד לפיתוח. הממצאים שנחשפו שייכים לשש שכבות יישוב עיקריות מן התקופות הפרסית, ההלניסטית, הרומית, הביזאנטית והאסלאמית הקדומה. הממצאים העיקריים שנחשפו — שרידי יישוב ובו סמטה מרכזית שמשני עבריה משתרעים מבני מגורים, ומבנה ציבור שזוהה כבית כנסת — הם מן המאה הב' לפסה"נ ועד מרד בר כוכבא בשנת 132 לסה"נ (שכבות IV-V).

הסמטה המרכזית. זו נחפרה לאורך כ-70 מ' וניתן לעקוב אחר מהלכה למרחק של מאות מטרים מזרחה ומערבה. רוחבה 2.0–2.5 מ', והיא תחומה בין שני קירות הבנויים אבנים גדולות ומהוקצעות; מהלכה עקלתון בהתאם לטופוגרפיה. מן הסמטה מתפצלות שלוש סמטות צרות, שביניהן נתחמים גושי מבנים.

מבני מגורים. מבנה 1 הוא בניין רבוע, שבקומת המסד שלו נחשפו מספר חדרים קטנים וחצר קטורה ובה מתקנים חצובים ושני בורות מים גדולים. ברצפות של חלק מחדרי הבניין חצובים פירים אנכיים המובילים לחללים עגולים ששימשו כמחסנים תת-קרקעיים. בפינת המבנה נחשף מתקן רחצה מלבני מטיפוס 'אמבט הישיבה'. מבנה 2 נחפר באופן חלקי וממנו נחשפו שתי שורות של חדרים וחצר. בתוך החדר שרדו שתי אומנות מעל רצפת עפר. האומנות מעידות על קשת שתמכה בתקרת החדר. גרמי המדרגות שנשתמרו במבנה מעידים על קיומה של קומה עליונה.

בית הכנסת. בתקופה החשמונאית נבנה בניין מלבני אשר נחשף באופן חלקי בלבד. תחת רצפות המבנה נחשף חלל גדול, חצוב, ובו שלושה  חדרים, אשר השתרע גם מתחת לסמטה המרכזית. מדרום לסמטה נחשף פתח הכניסה אל המערכת התת-קרקעית, ובו מערכת של מדרגות חצובות. בתקופה הרומית הקדומה, ככל הנראה בימי הורדוס, נבנה מעל הבניין החשמונאי מבנה מרובע (10 *12  מ') בעל רצפת אבן, שתקרתו נתמכה על-ידי שמונה עמודים; הוא המשיך להתקיים גם בשלבי היישוב הבאים. מבנה זה זוהה כבית כנסת, הדומה לבתי הכנסת במצדה, הרודיון וגמלא.

הכניסה המרכזית לבית הכנסת היתה מתוך חצר המצויה במרכז הקיר המזרחי, וכניסה נוספת שולבה בקיר הצפוני. פנים המבנה הוא חלל מרכזי פתוח, שתקרתו נתמכה בידי שמונה עמודים הסדורים בשני טורים של ארבעה עמודים כל אחד. שבעה בסיסי עמודים רבועים, העשויים שני לוחות אבן מוצמדים זה לזה נתגלו באתרם, כשהם משולבים ברצפת המבנה. נראה שמעל בסיסים אלו ניצבו עמודים עגולים, בדומה לבתי הכנסת של מצדה, הרודיון, קרית ספר וגמלא. בשלב השני היתה לבניין רצפה עשויה לוחות אבן, שהשתמרה באופן חלקי במרכז המבנה. סביבה נשתמרו חלקיו של משטח מוגבה, מרוצף אבן, שניגש אל קירות המבנה. עמודי המבנה שולבו ברצפת המבנה וברצפת המשטח המוגבה בהתאמה. שברים של טיח צבעוני בגווני אדום, לבן וצהוב נתגלו במילויים בתוך אולם בית הכנסת. הטיח הצבעוני מתוארך על-פי סגנונו לתקופות החשמונאית–ההרודיאנית (המאה הא' לפסה"נ, אך קדום לשנת 15 לפסה"נ). רצפת בית הכנסת מן השלב המאוחר היתה עשויה טיח עבה בצבע אפור.

סביב ארבעת הקירות נבנו ספסלי ישיבה מדורגים שרוחבם 1.7–2.0 מ'. בפינה הצפונית-מזרחית של אולם בית הכנסת, בין ספסלי הישיבה המדורגים, היה מעבר אל חדר רבוע קטן, שבלט מזרחה אל חצר המבנה, ובו נתגלה מטבע של טיטוס משנת 74 לסה"נ. מזרחית לבית הכנסת בנויה חצר מרובעת. סביב קירות החצר נחשפו חלקיהם של ספסלים צרים.

המקווה. ממערב לבית הכנסת נחפר מבנה, הכולל מערכת של חדרים רבועים בחלקו המערבי ומחסנים צרים וארוכים במזרחו. זהו המבנה היחיד באתר, שבו נחשפו עדויות ממשיות לחורבן הכוללות מפולות גדולות של אבני בנייה על הרצפות. בתוך אחד מחדרי המבנה נמצא מקווה טהרה. מדרגות הובילו לחדר הטבילה, הכולל שני מרחבים מדורגים — האחד מקורה בקמרון בנוי והשני הוא חלל חצוב בעל תקרת סלע. בקרקעיתו של החלל החצוב נקבעו חמש מדרגות. נראה שכאשר היו במקווה מים רבים, טבלו האנשים בחלל החיצוני שקרקעיתו גבוהה, ואילו כאשר כמות המים פחתה נעשתה הטבילה בחלל הפנימי. הממצא במבנה זה ומיקומו בסמוך לבית הכנסת מעלים את ההשערה שהיה קשור לבית הכנסת (טבילת טהרה ועוד). מבנה נוסף, שנחפר באופן חלקי, זוהה כחלק ממרחץ רומי — היפוקאוסט בנוי לבנים, הנתמך בשתי אומנות אבן רבועות. 

השרידים שנחשפו בחפירות בח'ירבת אום אל-עומדאן מעידים על יישובו של האתר החל מהתקופה הפרסית ועד לתקופה האסלאמית הקדומה. עיקר השרידים שנחשפו שייכים לישוב כפרי, או לעיירה יהודית, שנוסד במאה הב' לפסה"נ, בתקופה החשמונאית, והמשיך להתקיים ברציפות לכל אורך התקופה הרומית הקדומה עד למרד בר כוכבא, במחצית הראשונה של המאה הב' לסה"נ. המבנה הבולט והחשוב הוא בית הכנסת, שבודדים כמוהו נחשפו עד כה באתרים ארכיאולוגיים. אופי השרידים שנחשפו ואיכות בנייתם מעידים כי לפנינו חלק מיישוב מאורגן, הירארכי, ובו הנהגה הקובעת את ייעודם של השטחים הציבוריים — רחובות, סמטות, מבני ציבור ורחבות פתוחות — ודואגת לשימורם. לדעתנו, ניתן להציע את זיהויה של עיירה זו עם מודיעין הקדומה, מקום מוצאה של משפחת החשמונאים. הצעה זו מסתמכת על ההתאמה הרבה בין הנתונים אודות מודיעין העולים מהמקורות הקדומים (ספרי המקבים א' וב', יוסף בן-מתיתיהו, המשנה והתלמוד, האונומסטיקון לאבזביוס ומפת מידבא) לבין הממצאים הארכיאולוגיים.