Tutkimushistoria – 1800-luvun lopun ja 1900-luvun alun kaivaukset
Vanhassa tuomiokirkossa tehtiin ensimmäiset arkeologiset kaivaukset jo vuonna 1886. Tavoitteena oli Mikael Agricolan haudan löytäminen, ja kaivaukset kohdistettiin kirkon pohjoisosaan, jossa kirkon arvokkaimpien hautapaikkojen tiedettiin sijainneen. Kaivaukset toteutettiin valtionarkeologi J. R. Aspelinin valvonnassa Viipurilaisen kauppahuoneen antamalla rahoituksella. Agricolan hautaa ei kuitenkaan löydetty. Valitettavasti kaivausten aikaisia valokuvia, kirjallisia kuvauksia tai kenttäkarttoja ei tiettävästi ole säilynyt, ja ainoa kuvaus kaivauksista on Viipurin Sanomissa julkaistu uutinen. Rakennus toimi kaivausten aikaan Venäjän keisarillisen armeijan kalustovarastona.
- Kirkon sisätila Juhani Rinteen kaivausten aikaan vuonna 1913. Suomen museo 1914.
Neuvostoliiton aikana kirkossa tehtiin kaivauksia ainakin 1970-luvun lopulla, sillä raunioita aiottiin hyödyntää osana siihen suunnitellun, sittemmin toteutumattoman taidekoulun arkkitehtuuria. Kaivaukset toteutettiin Venäjän tiedeakatemian Vjatseslav Tjulenevin johdolla, ja niistä on säilynyt raportin sanallinen osuus. Sen perusteella kaivauksissa ei tullut esiin merkittäviä löytöjä tai rakenteita, ja tähän lienee osin syynä kirkon vanhempia kulttuurikerroksia tuolloin ja yhä nykyään peittävä palo- ja rakennusjäte. Toisen maailmansodan aikaisen palopommin tuhot, sen jälkeiset sortumavaaran alla olleiden osien purkamiset sekä alueella kasvaneen vesakon aiheuttama humus ja alueelle kannettu jäte muodostavat raunion sisäpuolella jopa usean metrin kerroksen viimeisen 70 vuoden aikana kertynyttä kerrostumaa.