Складские помещения и часть правительственного комплекса не использовались и были разрушены в начале VI в., возможно, в годы персидского правления. Непосредственно над слоем византийских руин археологи обнаружили слой садовой чистой земли, прорезанной ирригационными каналами. По мнению исследователей, это – следы огородов, устроенных жителями города, которые оказались в мусульманской осаде (639–641 гг.). В период правления Омейядов город постепенно заполнялся мелкими хозяйственными постройками. Главная церковь города по-прежнему действовала. Значительное количество свиных костей в мусорных ямах этого периода свидетельствует о многочисленном христианском населении. В период правления Аббасидов, возможно, после землетрясения 749 г., многие постройки обрушились и не ремонтировались. К IX в. город был постепенно восстановлен, однако уже хаотично, без всякого внимания к существовавшей прежде сетке улиц. Частные постройки, в том числе здания с внутренними дворами, были снабжены цистернами для сбора дождевой воды, поскольку городские водопроводы больше не действовали. Значительную часть внутренней гавани занимало кладбище. В 1992–1998 гг. в Кесарии Приморской работала экспедиция Израильской службы древностей (IAA) под руководством Й. Пората, задачей которой было соединить воедино разрозненные участки, раскопанные предыдущими экспедициями, чтобы подготовить памятник для посещения туристами. Раскопки затронули некоторые общественные здания римского города: храмовую платформу, дворец наместника, стадион, а также цирк и одеон. К югу от городского театра, за городскими стенами, обнаружено римское кладбище I–III вв. с кремированными останками. Были также раскрыты жилые и церковные постройки византийского периода, фрагменты городских укреплений. Пробные раскопки, проведённые за пределами города, выявили ряд захоронений византийского периода. Множество находок датировалось раннеарабским периодом и временем Крестовых походов. Несмотря на значительный объём археологических работ, произведённых Службой древностей, многие выводы экспедиции были подвергнуты критике и не приняты научным сообществом (например, атрибуция стадиона как цирка, датировка римского дворца на мысе постиродианским периодом и др.). В 1960 г. в Кесарии Приморской начала работу американская экспедиция, исследовавшая подводную часть гавани (Link Marine Foundation). Работы позволили обрисовать линию древних волноломов и обнаружить иродианские бетонные строительные блоки. С 1989 г. планомерными исследованиями гавани занимается совместная экспедиция израильского Хайфского университета и нескольких американских университетов (Caesarea Ancient Harbor Excavation Project, затем Maritime Unit of CCE, под руководством А. Рабана, Р.Л. Хохльфельдера, Р.Л. Ванна и Э. Рейнхардта). Экспедиция выявила остатки портовых сооружений двух небольших гаваней Стратоновой Башни, предшествовавшие иродианским постройкам, наземные здания, в том числе круглую башню 13 м в диаметре, а также части груза затонувших кораблей: финикийские амфоры V–IV вв. до н.э., родосские амфоры с клеймами II–I вв. до н.э. и нумизматический материал. Исследователи отмечают, что ксарийский иродианский порт был выдающимся инженерным достижением своего времени, опередившим направление развития портового строительства в Риме (Остия) и других частях империи на десятки лет.