在对斗兽场地宫纠结历史的探索中，考古学家最终辨识了斗兽场地宫中的各种结构，并为其宏大规模和复杂程度所震惊。
　　
　　1996年，德国考古研究所的贝斯特等考古学家首度开始探索斗兽场地宫。他们花了四年时间，使用卷尺、铅垂线、水平仪以及无数纸张、铅笔等原始手段来绘制整个斗兽场地宫的技术草图。这项工作在今天完全可以使用激光扫描仪来完成，但贝斯特认为，如果当初这样干了，恐怕很难得到传统制图术所能够带来的透彻理解。他说，“传统制图方法慢，需要耐心，它强迫你聚精会神，因而能在大脑中留下深刻印象。逐渐地，随着你的工作，一切都化为图像进入你的潜意识。”
　　透过这些绘图，考古学家们为地宫中的各种结构的规模和复杂程度所震惊——地宫的凌乱应该是1500年来的忽略和一层叠一层无计划建设的结果。斗兽场最后一场角斗士表演于5世纪或6世纪举行，之后，罗马人开始从斗兽场盗运走石头。之后，斗兽场在地震和重力作用下逐渐崩塌。人们在斗兽场中充填尘土和碎石，开垦花园，存放干草，倾倒动物粪便。斗兽场上方的半圆形大看台的巨大拱形通道上挤满鞋匠、铁匠、制胶人和钱币兑换者。12世纪，这里还一度成为一个军事要塞。那时，在当地人的传说中以及朝圣指南中，斗兽场垮塌的环形墙是一座太阳神庙的遗址，巫师们晚上来到这里召唤魔鬼。
　　16世纪晚期，一名权贵试图将斗兽场转变成一间大羊毛厂，计划在斗兽场内建车间和起居区。1590年，这名权贵去世，这项耗资巨大的计划被放弃。之后，废墟中长满种类繁多的植物，成为植物学家的乐土。1643年，自然学家编撰了斗兽场里的详细植物目录，一共列出337个种类。
　　到19世纪早期，斗兽场地宫地面已被十余米厚的尘土覆盖，一切有关地宫功能甚至地宫存在的记忆都被抹去。1813和1874年，进行过两次地宫考古发掘，但都因地下水泛滥而受阻。到20世纪30年代，斗兽场地宫中的积土被一劳永逸地清除干净。
　　在对斗兽场地宫纠结历史的探索中，贝斯特最终辨识了斗兽场在接近500年持续使用过程中的四个主要建设阶段和多次改建阶段。斗兽场建筑的变动，有的是为了能使用新的舞台技术，有的则纯属偶然，比如公元217年的一场由闪电引发的大火毁坏了斗兽场，导致大块大块的石头坠入地宫。
　　贝斯特此前参加了意大利南部的考古发掘工作，对古罗马机械工程尤其是石弩等武器装备已有了深刻了解，他还研究过古罗马人用于搬动大型物体(例如5.5米高的大理石)的起重机。他将这些知识应用于破译斗兽场地宫石墙上的奇怪符号、刻痕和沟槽的含义。他认为，地宫墙上的成对的垂直沟槽是用来导引笼子在地宫和斗兽场地面之间上下移动的轨道，垂直沟槽附近墙上的半圆形沟槽是为大型升降机的旋转杆留下的空间，这些升降机为笼子及平台的升降提供动力。他推测，当初一组工人可能利用升降们把装着一头熊、豹子或狮子的笼子提升到斗兽场地面下的某个位置，然后动物爬出笼子，顺着一面坡道直入斗兽场。
　　为了搞清升降机系统的工作原理，贝斯特使用牙签、硬纸板、糨糊和描图纸建造了模型，并最终证明地宫升降机真的能把野兽、布景及其他演出设备从地宫升到斗兽场。贝斯特估计，在繁盛时期，斗兽场地宫里有多达60台升降机，每台高两层，每层由四名壮男推动，其中40台用于把动物笼子提升到斗兽场，另外20台则用来提升放在有铰链平台上的布景设备，这些平台宽约3.7米，长约46米。
　　贝斯特还在斗兽场外缘辨认出了28个布景小平台，其中每个平台的长宽大约都是1米，它们通过一个由缆绳、坡道、升降机和平衡锤构成的系统来运作。他还发现了一些分流水道。他相信，当初人们在表演中甚至模拟了海战——将附近水渠的水放入斗兽场，演出结束后再通过分流水道将水排走。水的深度在1.5米左右，战船则按实际比例缩小。对此虽然颇有争议，但贝斯特坚持自己的看法，他认为地宫本身就与一艘巨大的海船有着许多的共同之处。他说，在地宫非常有限的空间里放置了很多绳索、滑轮及木头和金属机械，它们在熟练技工的操作下，保证整个系统在演出过程中平稳运行，这些东西在不使用时则被拆卸下来。模拟海战表演的目的是取悦观众，象征罗马帝国的伟大。