בחודש אוקטובר 2006 נערכה חפירת בדיקה בחצר בית הכנסת האר"י הספרדי בצפת (הרשאה מס' 4922-A; נ"צ 246196/763734). החפירה, מטעם רשות העתיקות, נוהלה על ידי א' הילמן, בסיוע י' יעקובי (מנהלה) ומ' הרטל (צילום).
החפירה נערכה בשטח מצומצם (2×3 מ') בחצר בית הכנסת, צמוד לחזית הצפונית של המבנה (איור 1), במטרה לברר את הסיבה לסדק שהתגלה בחזית המבנה, לכל אורכו.
על פי המסורת המקומית בית הכנסת האר"י הספרדי הוא הקדום ביותר מבין בתי הכנסת בצפת, ומתחילה, טרם בואו של ר' יצחק לוריא (האר"י הקדוש) לצפת בשנת 1570, הוא נקרא על שם אליהו הנביא. הנוסע היהודי, ר' משה באסולה, שביקר בצפת בשנת 1522, הזכיר את בית הכנסת. נראה שלאחר פטירתו של האר"י בשנת 1572 נקרא בית הכנסת על שמו.
בית הכנסת נבנה כאולם מלבני גדול ללא עמודים, ובתקרתו קמרונות מצטלבים, שמפגשם עוטר בדגמים גיאומטריים. סביב הקירות נבנה ספסל אבן, כמקובל בבתי כנסת קדומים. בית הכנסת נהרס בחלקו ברעשי אדמה בשנים 1759 ו-1837. על סמך כתובת הקדשה מעל דלת הכניסה הוא שוקם לאחר רעשים אלה בעבודות שנמשכו עשרים שנה ונבנה בו הקיר של החזית הצפונית (ע' דמתי. תשס"ג. אתרים ומקומות בצפת. אריאל 157–158: 141–182).
בחפירה שנערכה בשנת 2005 צמוד לשטח החפירה מצפון-מערב (
חדשות ארכיאולוגיות 121) נחשף מבנה קמרונות שהשתמר לגובה של 3 מ', המתוארך לתקופה הממלוכית (המאה הי"ד לסה"נ).
בשטח החפירה הוסרה רצפת האבן של חצר בית הכנסת, ונחשף מילוי של עפר, אבנים בינוניות וקטנות ומעט שברי כלי חרס. החפירה לא הגיעה אל סלע האם, פרט לדופן המזרחית של בור החפירה שם נחשף סלע האם חצוב ועליו מושתת קיר החזית של בית הכנסת.
הממצא הקרמי מהחפירה כולל קנקן מקומי, בסיס קערה מזוגגת, אולי מיובאת, וכלי בישול פתוח, המתוארכים לתקופה הממלוכית (המאות הי"ג–הי"ד לסה"נ), בסיס קערה מקומית מזוגגת בירוק כהה ושבר של קערה מזוגגת בתכלת וצהוב ובפסים חומים, כנראה ייבוא מאיטליה (איור 2), המתוארכים לראשית התקופה העות'מאנית (המאות הט"ו–הי"ח לסה"נ) וכן מעט שברים של כלי ראשיא אל-פוחאר המתוארכים לראשית המאה הכ' לסה"נ.
מן הממצא הקרמי בחפירה עולה כי ראשית הנוכחות באתר בתקופה הממלוכית, וזו נמשכת בראשית התקופה העות'מאנית. נראה שהממצא הקרמי מהמאה הכ' לסה"נ מקורו בבניית החצר שבחזית בית הכנסת בתקופה זו.