Жизнь в Херсонесе прекратилась в середине XV в. Его дома опустели, став обиталищем птиц и зверей. Консул генуэзской колонии в Крыму Кафы (Феодосия) в 1470 г. предлагал разрушить стены Херсонеса из опасения, что оставленный город будет захвачен и использован турками. Несмотря на предшествующие разрушения, оборонительная система Херсонеса была тогда еще цела.

Древнейшее свидетельство о развалинах Херсонеса принадлежит послу польского короля Стефана Батория Мартину Броневскому. В 1578 г. во время своего путешествия на юг он посетил Херсонес, покинутый, по его словам, «много веков назад». Путешественнику бросились в глаза большие и высокие крепостные стены со многими башнями, мощные крепостные ворота, царский дворец с неразрушенными стенами и руины разграбленного монастыря. Вряд ли можно думать, что Броневский преувеличивал масштабы города и его роскошь. Он был человеком образованным и мог сравнивать Херсонес с Краковом, Торунью и другими достаточно крупными городами своей родины.

В 1783 г., после присоединения Крыма к России, началось сооружение военного порта и крепости Бахтиар (по-татарски — название утеса). Полгода спустя новое русское владение получил имя Севастополь. Крепость и город возникали на новом месте, но поблизости был покинутый, беззащитный Херсонес. Донесение контр-адмирала Макензи, командовавшего русской эскадрой, говорит о том, что Херсонес был превращен в каменоломню. Отрицание этого варварства для сохранения престижа тогдашнего «покорителя Крыма» Потемкина и его генералов имеет против себя и другие свидетельства современников. Известный ученый, русский академик Петр Симон Паллас, посетивший Херсонес в 1794 г., в своей книге определенно указывает, что постройка Севастополя явилась причиной уничтожения Херсонеса.

Осматривая окрестности Севастополя, наблюдательный путешественник обратил внимание на остатки древних стен и фундаментов, покрывавших всю территорию Гераклейского полуострова. Совершенно правильно он определил их как следы сельскохозяйственной деятельности херсонеситов и укрепления, куда они скрывались во время нападении скифо-тавров. Паллас проявил интерес и к эпиграфическим памятникам Херсонеса. Он с прискорбием отметил, что большинство из них уничтожено матросами при добывании тесаных камней. Отдельные надписи, попавшиеся на глаза, Паллас скопировал. Среди них наибольшую ценность представляет декрет в честь императора восточной империи Зинона (474—491 гг.), укрепившего городские стены, и латинская надпись о пребывании в Херсонесе в конце III — начале IV вв. римского гарнизона.

В конце XVIII в. на территории Херсонеса побывал другой известный путешественник и ученый Э. Кларк. В своем труде «Путешествияпо разным странам Европы, Азии и Африки», вышедшем в двух томах в 1810—1816 гг., Кларк сурово осуждает русские власти за умышленное уничтожение древнего города. Он забывает, что его соотечественники не были в этом отношении более щепетильными, а лорд Элгин действовал на афинском акрополе как настоящий варвар. Заслуга Кларка в том, что он составил план руин на нынешнем Маячном полуострове, относя их к упомянутому Страбоном «старому Херсонесу». План дополнил работу русских военных топографов XVIII в.

Из русских путешественников по Крыму в первой четверти XIX в. наибольшей эрудицией отличался И.М. Муравьев-Апостол. Этот прекрасно ориентировавшийся в античной литературе ученый поставил целью определить соответствие древних населенных пунктов и географических названий современным. Попутно он давал описание заинтересовавших его памятников, тем более для нас ценное, что многие из них впоследствии бесследно исчезли.

Развалины тянулись от Карантинной бухты до Круглого залива. Но кто мог бы вслед за Мартином Броневским сказать: «Они достойны удивления». Ничто не говорило о великолепном, богатом, многолюдном городе. Не попали ли мы в каменоломню? То там, то здесь можно увидеть матросов, вооруженных ломами. Под тяжестью огромных квадров скрипят фуры. Давно исчезли приморские стены и башни, которые наблюдались путешественниками в XVIII в. Всюду царит «мерзость запустения».

Таким был Херсонес Таврический в 1827 г. Он напоминал необитаемый остров, лишь изредка посещаемый пиратами. Кто же был первым Робинзоном на этом клочке земли? Имя его почти совпадает с героем Даниэля Дефо. Крузе был лейтенантом российского флота. Подобно Муравьеву-Апостолу и другим образованным россиянам своего времени, он видел в развалинах древнего города нечто большее, чем склад дарового материала.

Раскопками Крузе были вскрыты три средневековые базилики, которые сохранили в современных археологических планах Херсонеса его имя. Крузе вел исследования и в районе так называемого Страбонова Херсонеса. Определенный вклад в археологическое изучение Херсонеса внес энтузиаст археологии граф Алексей Степанович Уваров (1826—1884). В 1847—1848 гг. он производил свои первые разведки и раскопки от устья Дуная до Таманского полуострова.

Вооруженный этим опытом, в 1853 г. молодой ученый прибыл в Херсонес. Его привлекли две группы памятников: за городской чертой — погребения, внутри города — христианские храмы. Раскопки Уваровым херсонесских гробниц, несмотря на недостатки их научной методики, впервые дали представление о погребальном обряде херсонеситов. Исследованная им гробница представляла собой склеп, выдолбленный в стене. По трем сторонам небольшой четырехугольной комнаты располагались ниши для тел. В головах покойников ставилась стеклянная слезница, у ног были сосуды, с правой стороны — светильники, с левой — нож или оружие. Женщин украшали бусами, подвесками, золотыми или серебряными кольцами. Иногда рядом с ними помещались бронзовые зеркала. Уварова, естественно, заинтересовала датировка херсонесских погребений. Он ее установил по встречавшимся в них монетам. Это были монеты римских и византийских императоров первых девяти столетий новой эры. Более древние гробницы не встретились.

В северной части города, на крутом морском берегу, Уварову удалось раскопать большую базилику, носящую в археологической литературе его имя. Во всю длину базилики в два ряда располагались мраморные колонны, делившие ее на три части. Средняя часть была вымощена плитами белого мрамора, боковые — мозаикой. На некоторых колоннах увековечены имена граждан, пожертвовавших деньги на их возведение. Одной из самых интересных находок стала древняя надпись с указанием затрат на сооружение храма Артемиды. Она позволила Уварову прийти к выводу, что христианская базилика перестроена из материала языческого храма в IV в. В современной науке эту перестройку датируют VI в.

Вскоре после раскопок А.С. Уварова территория Херсонесского городища превратилась в арену жестоких боев между героически оборонявшими Севастополь русскими войсками и наступавшей англо-франко-турецкой армией. В районе Херсонесской гавани французские саперы вырыли траншею и оборудовали площадки под батареи. Рвавшиеся снаряды разрушали древние стены. Покидая Севастополь, англичане и французы прихватили с собой приглянувшиеся им антики Херсонеса.

В 1861 г. на территории городища появился мужской православный монастырь. Монахи обосновались в центральной его части, к востоку и северо-востоку от херсонесской агоры, окружили свою усадьбу каменной стеной, построили ряд служб и гостиниц для приезжих, разбили сады, выкапывая ямы для деревьев прямо на памятниках. Русские археологи того времени понимали, какой вред приносит Херсонесу сооружение на его территории монастыря. И впоследствии, когда монастырь был уже построен, председатель Московского археологического общества графиня Прасковья Сергеевна Уварова обращалась к Николаю II с ходатайством о переносе монастыря для спасения древнего города. Но ходатайство было оставлено без внимания. И, более того, монастырскому руководству было поручено ведение раскопок. В мировой практике это не было новшеством. За несколько десятилетий до этого во французской колонии Алжире Карфаген начали раскапывать католические «белые монахи».