Впервые погребенный под вулканическим пеплом город был в XVII в. обнаружен совершенно случайно итальянским инженером и архитектором Доменико Фонтана. Это произошло во время строительства водопровода от реки Сарно к городу Торре Аннунциата, расположенному к западу от Помпей. На пути канала для труб встретились отдельные памятники и постройки, но Фонтана не понял, что открыл город, несмотря на найденную им надпись «Помпея». Он решил, что нашел усадьбу Помпея.

30 марта 1748 г. (по другим данным – 1 апреля) здесь начал поиски древностей испанец Алькубиерре. Эту дату принято считать началом раскопок в Помпеях. Алькубиерре обнаружил надпись «город помпейцев», положившую конец всяческим сомнениям. Однако поиски Алькубиерре были, в сущности, скорее кладоискательством, чем научным исследованием. Здания разрушались, засыпались землей, фактически речь шла только о поисках произведений искусства.

В 1764 г. во главе раскопок встал Франческо ля Вега. Этот ученый начал вести дневник, работ, снабженный точными чертежами и зарисовками. Но и ля Вегу интересовали только отдельные предметы, обладающие музейной ценностью, а не весь комплекс в целом.          До конца XVIII в. раскопки в Помпеях, которые велись на крайне скудные средства и неквалифицированными рабочими, продвигались очень медленно. Большой ущерб городу наносили грабители произведений искусства. 

            Положение изменилось начале XIX в., во время правления в Неаполе сначала Жозефа Бонапарта, затем – Иоахима Мюрата. В 1807 г. руководство раскопками было поручено неаполитанскому ученому Михаилу Ардити. Он составил план работ, и раскопки впервые стали проводиться по определенной схеме. За период правления Мюрата были раскопаны часть крепостных стен, Дорога гробниц, форум с окружающими его сооружениями и закончено открытие амфитеатра.

С 1815 по 1863 гг., при Бурбонах, раскопки постепенно замирали, пока не прекратились совсем. 

            Новый этап в раскопках Помпей наступил в 1868 г., когда правительство объединенной Италии привлекло к руководству работами Джузеппе Фиорелли. Главной исторической ценностью был объявлен сам город, для изучения которого важен даже самый незначительный предмет. Были раскопаны целые городские с пересекающимися улицами и переулками. Фиорелли положил начало изучению истории города, установив несколько периодов его застройки. Он руководил раскопками до 1875 г., когда его назначили на место главного директора всех итальянских музеев и отозвали в Рим. Однако Фиорелли создал хорошую школу учеников, и уровень исследований после его отъезда не упал.

Большой вклад в изучение города внес немецкий ученый Август Мау. Ему принадлежит выявление четырех стилей помпейской живописи, которые последовательно сменяли друг друга. 

            В 20-х годах XX в. руководство раскопками принял на себя итальянский археолог Амедео Майюри – автор многочисленных трудов, посвященных исследованию памятников Помпей, Геркуланума и Стабий. В 1927 г. ему удалось найти остатки древнейшей стены, возведенной вокруг города; за период 1938-1945 гг., раскапывая форум и рынок, он нашел остатки построек, которые относятся ко II в. до н. э. 

            До начала Первой мировой войны в Помпеях были раскопаны центральная часть города, амфитеатр, некрополь у Геркуланских ворот, вилла Диомеда, начаты работы в вилле Мистерий.

            После окончания Первой мировой войны приступили к раскопкам восточной части города, которые получили название «Новых раскопок». Исследование этой части города еще не закончено.