נפתחו שישה שטחי חפירה (A–F; כ-500 × 800 מ' שטח כולל; איור 2) בשטח הכפר בית נטיף מהתקופה העות'מאנית וימי המנדט הבריטי וסמוך אליו. בשטחים A–D ו-F, המשתרעים בשולי הכפר ועל הגבעות שמצפון וממערב לו, נערכה חפירה מלאה ונרחבת, ואילו בשטח E, המשתרע בלב הכפר, נערכה חפירה מצומצמת בכמה שטחי משנה לצד מבני הכפר ההרוסים. טרם החפירה נערכו חתכי בדיקה באמצעות מחפרון, ובהם זוהו שרידים קדומים. בחפירה נחשפו שרידי מבנים, מתקנים חקלאיים ומערות קבורה מהתקופות הרומית הקדומה, הרומית המאוחרת, הביזנטית והעות'מאנית.
הכפר בית נטיף תועד על ידי ראשוני החוקרים האירופאים שסקרו את ארץ ישראל (Robinson and Smith 1856:15–20; Guerin 1868:374–377; Conder and Kitchener 1883:24) במחצית השנייה של המאה הי"ט לסה"נ: גבולות הכפר, דרכים, שטחי חקלאות ואזורי קבורה. בחפירות שנערכו באתר מטעם אגף העתיקות בימי המנדט הבריטי (Baramki 1936) התגלו שרידים מהתקופות הרומית והביזנטית. שרידים אלה תאמו לתיאורים של יוסף בן-מתתיהו (מלחמת היהודים ברומאים ג, ג, 55) ופליניוס הזקן (Natural History V:XV), המציינים את קיומה של עיר מחוז בשם בית לטפה באזור יהודה. עיר זו זוהתה עם חורבת בית נטיף (אבי-יונה תשי"ג:151; Schürer 1907:232–233; Tsafrir, Di Segni and Green 1994:84; Zissu and Klein 2011:211–212).
שטחי החפירה הנוכחיים חופפים במידה רבה לכמה מאתרי הסקר הנרחב שנערך ברמת בית שמש (Dagan 2010: Sites 308.1–308.3, 317.3, 331, 370.2, 370.8, 389.2; Dagan 2011). בסקר פיתוח שהתמקד ברובע ה' (רישיונות מס' 173/2010-S, 183/2010-S) תועדו כל השרידים שנראו על פני השטח. בנוסף, בתא שטח שחופף בחלקו לשטח החפירה הנוכחית נערכה חפירה במטרה לתעד את המערכות החקלאיות — קירות שדה וטרסות — שנראו על פני השטח ולחשוף כמה מבנים מהכפר ואת סביבתם הקרובה (רדשקובסקי 2019).
 
שטח A משתרע על המדרון הצפוני של שלוחה הנמשכת בין מרכז הכפר ממזרח לח'ירבת באד אל-בנאת ממערב. בתקופה העות'מאנית ובימי המנדט הבריטי שימש שטח זה לחקלאות, ולאורכו נמצאו קירות טרסה וגדרות חקלאיות. לתקופה זו יוחסו גם כמה קברים בנויים שלא נחפרו. נראה כי גם בתקופות קדומות יותר שימש השטח בעיקר לקבורה ולחקלאות, שכן שרידי בנייה נמצאו רק בקצהו המזרחי, צמוד לגבולות הכפר.
בחלקו המזרחי של שטח A, סמוך לכפר, נחשף מבנה גזית (מבנה 1SA; איור 3), ולצדו שלושה מתקנים (1–3). המבנה תוארך לתקופה הרומית המאוחרת (המאות הג'–הד' לסה"נ), וכולל כמה חדרים המתאפיינים בקירות רחבים בנויים בקפידה באבני גזית מסותתות, באומנות, באפסיס וברצפות טיח איכותיות. המבנה נבנה מתחת לדרך העות'מאנית שהובילה אל הכפר מצפון, ונראה כי דרך זו משמרת דרך קדומה יותר, ומכאן שהמבנה נמצא בכניסה הצפונית ליישוב. במתקן 1 הובחנו שלושה שלבי שימוש: בקדום הוא שימש מקווה טהרה, בתיכון הוא הוסב לקולומבריום ובמאוחר שימושו אינו ברור. נראה כי השלב המאוחר מקביל כרונולוגית למבנה הסמוך, כלומר לתקופה הרומית המאוחרת, ואילו שני השלבים הראשונים קדומים למבנה. במתקן 2 הובחנו שני שלבי שימוש: מאגר מים קדום ובור אשפה מאוחר. במתקן נמצא מילוי מכוון, שכלל שברי כלי חרס וזכוכית, עצמות בעלי חיים וכלי אבן; חלקם ניתנים לרפאות מלאה או חלקית. הממצא הקרמי כולל כלי ייבוא מגוונים (איור 4) ועשרות שברים של נרות וצלמיות מטיפוס בית נטיף. מבין עצמות בעלי החיים בלטו במיוחד לסתות של חזירים. עיקר הממצא מתוארך לתקופה הרומית המאוחרת (המאות הג'–הד' לסה"נ) ומיעוטו לתקופה הביזנטית. במתקן 3 הובחנו שני שלבי שימוש: בור מים קדום ובור אשפה מאוחר. בניגוד לבור במתקן 2, האשפה במתקן זה כללה כלי חרס מקומיים פשוטים בלבד שתוארכו למאות הב'–הג' לסה"נ. בחלקו המערבי של שטח A תועדו כמה מערות קבורה, מחצבות, בורות מים, קירות שדה ובאר מים המכונה ביר א-טוויל (Dagan 2010:294–295, Site 370.2, Figs. 370.6–370.7).
 
שטח B משתרע על המדרון המערבי של גבעה הנמשכת מלב הכפר צפונה. הובחנו כמה מבנים מהכפר, שנבנו בצפיפות נמוכה בהשוואה ללב הכפר, מהם שניים נחפרו. המבנה האחד (מבנה 1SB; איור 5) שימש למגורים, ועל פי צילומי אוויר מימי המנדט הבריטי היה זה המבנה הגדול ביותר בשטח. למבנה יחידה ראשית גדולה (9 × 16 מ') אליה צמודות שלוש יחידות משנה. המבנה השני (מבנה SB2; איור 6) שימש לקבורה (קבר שיח'?) ולו שתי יחידות. לצד המבנה נמצאו שלושה קברי ארגז קטנים. השרידים הקדומים לזמנו של הכפר כוללים גת תעשייתית גדולה (איור 7), כמה מתקנים חקלאיים, מחצבות ומערות קבורה (לא נחפרו). רוב מערות הקבורה שימשו בשימוש משני בתקופה העות'מאנית ובימי המנדט הבריטי לאחסון ומגורים.
 
שטח C משתרע על המדרון הצפוני-מזרחי של גבעה מצפון ללב הכפר. התגלו שרידים מצומצמים, הכוללים מבנה מגורים מלבני (מבנה 1SC) מהתקופה העות'מאנית וימי המנדט הבריטי, שלו שני חדרים, כמה מחצבות (איור 8), מתקנים חקלאיים פשוטים, כגון בורות מים ובודדה, ומערות קבורה (לא נחפרו).
 
שטח D משתרע במעלה מדרון על כמה מדרגות סלע טבעיות הצופות לעבר נחל ירמות. השרידים העיקריים כוללים בית חווה מהתקופה הרומית הקדומה, ובו מבנה דרומי ראשי ומבנה צפוני קטן יותר (איור 9). לצד המבנים נחשפו ממגורה, מקווה טהרה ושתי אמבטיות ישיבה. נמצאו מתקנים נוספים הקשורים לבית החווה ובהם בורות מים, מגוון מתקני סחיטה, אגנים וספלולים. עוד נחפרו גת גדולה, כבשן וכמה קירות שדה.
 
שטח E משתרע בתחום הכפר, כפי שניתן ללמוד מתצלומי אוויר ושרידים בשטח. נפתחו ארבעה שטחי משנה (4E–1E; איור 10), מהם שלושה בחצרות שזוהו לצד מבנים והרביעי בתוך מבנה שתחתיו זוהה מבנה קדום מעוגל. בשטחים אלו הוסרה שכבת מפולות באמצעות כלים מכניים.
בשטח E1 הדרומי נפתח ריבוע חפירה (4 × 4 מ'), ונחשפה בו מערכת תת-קרקעית, הכוללת מערה חצובה וקמרון בנוי (איור 11). השימוש המקורי של המערכת אינו ידוע (מאגר מים?), אך בשלב מאוחר היא הוסבה לשמש בור אשפה. הוא התגלה מלא בשברי כלי חרס וזכוכית, עצמות בעלי חיים וכלי מתכת, המתוארכים לשלב מאוחר בתקופה העות'מאנית (המאות הי"ט–הכ' לסה"נ); הבור לא נחפר עד תומו.
בשטח E2 נחשף כבשן יוצר מעוגל (איור 12), חלקו נחצב בסלע וחלקו נבנה גזית. אל הכבשן הוביל מצפון מסדרון חצוב. במרכז הכבשן התגלה קיר, שתמך כנראה ברצפה שהפרידה בין תא הבערה לתא הצריפה.
בשטח E3 נפתחו שישה ריבועים, ונחשפו קירות, רצפות פסיפס, בורות מים, טבונים ומתקנים, ובהם הובחנו כמה שלבים (איור 13). צפיפותם של השרידים, כמו גם שוד קירות וחפירת בורות מאוחרים, הקשו על הבנת תכנית השרידים, ההפרדה לשכבות והתיארוך. עיקר הממצא מתוארך לתקופה הרומית המאוחרת (המאות הג'–הד' לסה"נ), ומקצתו מתוארך לתקופות הרומית (המאות הא' לפסה"נ–הב' לסה"נ) והביזנטית (המאות הד'–הז' לסה"נ). התברר כי שניים מבורות המים שנחשפו נחפרו כבר בעבר על ידי מפקח אגף העתיקות המנדטורי ד' ברמקי (איור 14; Baramki 1936). בחפירתו נחשפו מאות שברים של נרות וצלמיות וכן עשרות תבניות אבן לייצורם, שזכו לכינוי 'טיפוס בית נטיף', והעידו על קיומו של בית יוצר בסביבה הקרובה. גם בחפירה הנוכחית התגלה ממצא עשיר דומה (איור 15), רובו ממילויים של בורות מים שלא מן הנמנע שהם שפכי החפירה של ברמקי. עם זאת, החפירה הנוכחית עשויה לשפוך אור על ההקשר המרחבי שבו נמצאו בורות המים ובכך אולי לאפשר לתארך אותם באופן ממוקד יותר ולקשור אותם לשרידים אדריכליים נוספים.
שטח E4 נפתח מצפון-מזרח לשטח E3 (איור 16). זוהו פתחים של חללים תת-קרקעיים; אחד מהם של בור מים ושימושם של האחרים לא ידוע. כן התגלה באחד החתכים מפלס אדמה אפור המכסה את הסלע, הקשור אולי לפעילות בור המים. הממצא הקרמי מעורב וכולל חרסים מהתקופות הרומית–הביזנטית והעות'מאנית.
 
שטח F משתרע על שלוחה מוארכת הנמשכת מלב הכפר מזרחה לכיוון ח'ירבת באד אל-בנאת. בחלקה העליון של השלוחה נראים משטחי סלע נרחבים, ואילו בשיפוליה ישנן שכבות אדמה עבות שנוצרו מבנייתן של מדרגות חקלאיות. בצילומי אוויר מימי המנדט הבריטי ניכרים כמה מבני מגורים בשטח זה, רובם בחלקו המזרחי צמוד ללב הכפר ומקצתם בצדו המערבי שם בנייתם דלילה יותר. כמו כן זוהו בתצלומים שתי דרכים שעוברות בשטח: האחת בראש השלוחה והשנייה בשולי הוואדי שמדרום לה. שרידי הדרך העליונה נראו על פני השטח עד תחילת עבודות הפיתוח.
במרכז שטח F נחפר מתחם בנוי סגור ונפרד (מבנה SF1; איור 17), המתוארך ככל הנראה לשלהי התקופה הביזנטית וראשית התקופה האומיית (המאות הו'–הז' לסה"נ). ממערב למתחם וצמוד אליו נחשפה גת תעשייתית גדולה, הכוללת משטח דריכה ראשי, משטחי דריכה/עבודה משניים, שני בורות איגום ושלושה בורות שיקוע; חפירת הגת טרם הושלמה. מדרום לגת תועדו ארבע מערות קבורה שבתקופה העות'מאנית הוסבו לשמש לאחסון ומגורים. בכל המערות זוהו כוכי קבורה האופייניים למנהגי הקבורה של האוכלוסייה היהודית בשלהי ימי הבית השני. באחת המערות זוהה לצד כוכי הקבורה גם בור עמידה ומשלושת עבריו אצטבות, האופייניים יותר לימי הבית הראשון (קלונר וזיסו תשס"ג:41–42).
ממזרח למתחם זה נחשף מבנה רבוע (מבנה SF2), שנבנה מאבנים גדולות מסותתות, ובקירותיו המזרחי והמערבי שולבו אומנות. קירות אלה נבנו מעל חלל תת-קרקעי עמוק חצוב בסלע (איור 18), שזוהו בו שני שלבי שימוש. בשלב הקדום הוא שימש מאגר מים, כפי שמלמדים שרידי הטיח על הדפנות החצובות. בשלב המאוחר הוא הוסב לשמש קולומבריום, כפי שמעידים הכוכים הקטנים החצובים בדפנות המטויחות המזרחית, המערבית והצפונית. חפירת המבנה והחלל התת-קרקעי שמתחתיו טרם הושלמה, ועד כה לא התגלה ממצא מתארך מספק. יחד עם זאת, צמוד למבנה SF2 ממזרח נחפר בור מים שהוסב לשמש בור אשפה, ובו התגלו כלי חרס וזכוכית המתוארכים לתקופה הביזנטית, ולא מן הנמנע כי מקורם במבנה SF2 הסמוך. עוד התגלו בשטח זה גתות, בורות מים, מגוון מתקנים ומחצבות. 
 
החפירה נערכה בשולי הכפר בית נטיף מהתקופה העות'מאנית וימי המנדט הבריטי, שנבנה על גבי שרידים של יישוב קדום מהתקופות הרומית והביזנטית. אף כי אלו הן תוצאות ראשוניות, בטרם הושלם המחקר ובטרם הושלמה החפירה בחלק מהשטחים (בשנים 2020–2021 נערכו שתי עונות חפירה נוספות), ניתן להסיק שלוש מסקנות עיקריות.
(1) השרידים שנחשפו הן בשטח הכפר והן בשטחים שמחוצה לו מתוארכים בעיקר למן התקופה הרומית הקדומה (המאה הא' לפסה"נ) ועד לתקופה הביזנטית (המאה הז' לסה"נ) וכן לתקופה העות'מאנית המאוחרת וימי המנדט הבריטי (המאות הי"ט–הכ' לסה"נ). עם זאת, נחשפו ממצאים גם מהתקופות ההלניסטית, הממלוכית והעות'מאנית הקדומה; על האחרונה יש מידע היסטורי על יישוב באתר (Ηütteroth and Abdulfattah 1977:114), אך ללא הקשר ברור.
(2) התמונה היישובית המתקבלת מהחפירה תואמת במידה רבה את המקובל במחקר ביחס לפריסה היישובית והדמוגרפית למן התקופה הרומית הקדומה עד התקופה הביזנטית. בתקופה הרומית הקדומה התקיימו במרחב הגיאוגרפי סביב חורבת בית נטיף יישובים קטנים רבים, החל מבתי חווה וכלה בכפרים. בעקבות המרד הגדול בשנת 70 לסה"נ, ויותר מכך מרד בר-כוכבא בשנים 132–135 לסה"נ, נפגעה קשות האוכלוסייה הכפרית ביהודה, ובית החווה שנחשף בשטח D הוא דוגמה טובה לכך. חשוב להדגיש כי לא נחשפו עדויות ישירות למרד בר-כוכבא, כגון מערכות מסתור, כפי שהתגלו באתרים אחרים בסביבה (טל ואחרים 2019), אך סביר להניח כי היישוב ניטש כתוצאה ישירה או עקיפה מהמרד. בתקופה הרומית המאוחרת לא היה אזור חורבת בית נטיף ריק מתושבים, אך הפריסה הדמוגרפית השתנתה; היישובים הקטנים התמעטו אך שטח היישוב עצמו התרחב. מסקנה זו עולה ממבנה הגזית 1SA המתוארך לתקופה זו. מבנה זה נמצא בשולי היישוב, במקום שלא היו בו מבני מגורים קדומים אלא מתקנים — בור מים, קולומבריום ומחצבות. בית החווה בשטח D משלים את התמונה ומעיד על נטישת היישובים הקטנים במרחב שסביב חורבת בית נטיף. בתקופה הביזנטית שוב הצטמצם שטח היישוב, כפי שניתן ללמוד מהעובדה כי לא נתגלו מבנים בני התקופה על השרידים מהתקופה הרומית המאוחרת בשטח A. לעומת זאת, בתקופה זו ניכרת התפשטות מחודשת של יישובים קטנים ומבנים מבודדים במרחב שסביב היישוב, כפי שמעיד מבנה SF1. אמנם מבנה זה סמוך מאוד ליישוב, אך היותו מתחם סגור ומוגדר שנבנה בסביבה של מתקנים חקלאיים ומערות קבורה, מלמד כי היה זה מתחם הנפרד מהיישוב המרכזי. הכפר משלהי התקופה העות'מאנית וימי המנדט הבריטי מוכר הן מתיאוריהם של החוקרים האירופאים שנזכרו לעיל והן מעבודות מיפוי וצילום אוויר שנערכו בימי המנדט הבריטי. לאורך התקופה גדל היישוב והוקמו מבנים על גבי המדרונות והשלוחות מחוץ ללב הכפר הבנוי בצפיפות. בהריסות של אחד המבנים הללו אף נמצאה אבן ראשה ועליה חקוקה שנת הייסוד :1946 — עדות להתרחבות הכפר והמשך הבנייה לאורך התקופה.
(3) ביישוב מהתקופה הרומית המאוחרת באתר, ואולי אף בכל המרחב הכפרי של יהודה, התקיימה אליטה מקומית. מבנה הגזית שנחשף בשטח A, יחד עם ממצא כלי החרס והזכוכית הרב-גוני שנמצא בבור האשפה במתקן 2 הסמוך למבנה, מעידים על קיומה של אליטה זו. הריכוז של עשרות אמפורות וכלי ייבוא מכל רחבי אגן הים התיכון שנמצא בבור אופייני בדרך כלל למרכזים עירוניים ומסחריים, כגון ירושלים, קיסריה ובית גוברין.