בארבעה ריבועים שנחפרו (5 × 9 מ'; איורים 2, 3) נחשפה תשתית מבנה בית מרחץ שנבנתה על מילוי של אדמה חומה רכה שעליה הונחה שכבת אבן גיר כתושה (L109 ,L106). המבנה נתחם בשלושה קירות, מצפון (W51), ממזרח (W54) וממערב (W52); הקיר הדרומי לא נחשף. הקירות נבנו מאבני קירטון ואבני שדה שלוכדו בחומר מליטה. לבית המרחץ שני חדרים בציר דרום–צפון: חדר החמים (קלדריום L102; כ-5 × 3 מ') וחדר הפושרים (טפידריום L110). רצפת חדר החמים עשויה מלבנים צרופות (איור 4). בחלק המערבי של החדר נבנתה תעלת הזנה (L111; אורך 1.76 מ', רוחב 0.48 מ') שהובילה את האוויר החם אל חלל החדר. בדרום נחשף חלק מההיפוקאוסט; הוא נבנה מאריחי קרמיקה מרובעים צרופים (0.21 × 0.24 מ') שהודבקו  בטיח אפור (L109; איור 5). בין האריחים נחשפו במפולת שברי טובולי לחימום הקירות (איור 4:8–6). בחלקו הצפוני של חדר הפושרים התגלתה מדרגת אבן קירטון המעידה כנראה על בריכת טבילה שיועדה למי פושרים.

סמוך לפינה הצפונית-מזרחית של בית המרחץ, מתחת לתשתית רצפה (L112) התגלה מטמון של כלי עבודה: קרדום ומעדר. הקרדום (24 ס"מ אורך, 8 ס"מ רוחב; איור 1:6), מחודד מצד אחד ורחב יותר בצד שני, השתמר טוב יחסית. למעדר (33 ס"מ אורך, 9.2 ס"מ רוחב; איור 2:6) קצה אחד דק ורחב ששימש לעיבוד הקרקע, וקצה שני מוצק ועבה שאליו חוברה ידית, כנראה מעץ.
ייתכן שכלים מסוג זה הותכו לשימוש חוזר בברזל ולכן נדיר למצוא אותם בחפירות.
בצפון-מערב שטח החפירה נחשף קיר נוסף (W53) וסמוך לו (L105) התגלו שני מטבעות: מטבע ביזנטי-ערבי (645–670 לסה"נ, ר"ע 146594) ומטבע מהתקופה האומיית (697–750 לסה"נ, ר"ע 146595).
ממערב לבית המרחץ התגלו שני בורות אשפה שמתארם לא רגולרי (L114 ,L108) שבהם נמצאו חרסים: קערות (איור 1:8–3), קדרות (איור 4:8, 5), סיר בישול ומכסה (איור 6:8, 7), פכים (איור 8:8–10) וקנקנים (איור 1:9–3) שמקורם כנראה בבית המרחץ.
 
בית המרחץ שנחשף באתר שימש ככל הנראה את יושבי חורבת אבי זרע. על סמך הממצא הקרמי והנומיסמטי אפשר לשער שראשית תקופת פעילותו היא בסוף התקופה הביזנטית והמשכו במהלך התקופה האומיית.