בסקר שיטתי וחתכי בדיקה שנערכו טרם החפירה נחשפו שרידים עתיקים וחרסים, המתוארכים לתקופות הכלקוליתית עד העות'מאנית; רוב הממצאים תוארכו לתקופות הביזנטית והאסלאמית הקדומה. בחפירות קודמות בשטחים סמוכים באזור נחל עשן נחשפו שרידים של בתי חווה מהתקופות הביזנטית ואסלאמית הקדומה (אייזנברג-דגן וקוברין 2016; אייזנברג-דגן ולוי-חברוני 2020).
בחפירת הבדיקה נפתחו ארבעה שטחי חפירה (שטחים AD; בסך הכול 79 ריבועים; איור 2), הפרוסים על שטח גדול באגן נחל עשן, והיא התמקדה באזורים שבהם הובחנו שרידים אדריכליים על פני השטח. בכל השטחים שנחפרו נחשפו שרידים עתיקים המתוארכים לתקופות הכלקוליתית (4500 לפסה"נ) עד העבאסית (המאה הט' לסה"נ).
 
שטח A. נחשפו שרידים של שלושה מבנים יחידים וטרסה חקלאית, כולם מתוארכים לתקופה הביזנטית המאוחרת (איור 3). שלושת המבנים (154, 156, 206; איורים 4–6) נבנו על גבעות מתונות של אדמת לס (207–209 מ' מעפה"י) ותכניתם דומה, כמעט מרובעת; כולם נבנו מאבני גוויל ולבני בוץ. מהמבנים השתמרו יסודות וקירות בנויים היטב ורצפות עפר מהודק. כמו כן התגלו מתקנים בתוך המבנים ומחוצה להם. למבנה 206 יסודות אבן עמוקים שהשתמרו היטב ושרידי גרם מדרגות אבן, שככל הנראה הוביל לגן (איור 6). שלושת המבנים העלו ממצאים דומים, ובהם כלי חרס שחלקם שלמים, כמה פריטי זכוכית ושני מטבעות, כולם מתוארכים לתקופה הביזנטית המאוחרת. בהתבסס על הממצאים, שלושת המבנים תוארכו לאותה תקופה, ונראה כי שימשו למגורים עונתיים בעורף החקלאי של באר שבע, בדומה למתחמים שהתגלו באזור בחפירות קודמות (אייזנברג-דגן ולוי-חברוני 2020).
 
שטח B. זהו שטח החפירות הגדול ביותר שנחשפו בו שרידים המתוארכים למן התקופה הכלקוליתית עד התקופה העות'מאנית. על הגדה התלולה של נחל עשן התגלו שרידי יישוב מהתקופה הכלקוליתית (איור 7). זוהו שתי שכבות יישוב, ובהן מפלסי מגורים, קירות אבן ולבנים, בורות אשפה, מתקנים חצובים וטבון שניגשות אליו שכבות אפר אחדות, המעידים על התיישבות עונתית באתר (איור 8). התגלו פתחים לשני חללים תת-קרקעיים שנכרו באדמת הלס (איור 9), אך הם לא נחפרו בשל תנאי מזג האוויר. נמצאו כלי חרס, חפצי אבן וכלי צור, האופייניים לתרבות הע'סולית של התקופה הכלקוליתית המאוחרת. שרידים אלה דומים לממצאים שהתגלו בחפירות בתל שבע (עבאדי-רייס 2008; פז ואחרים 2014).
שרידים של פעילות בתקופה הביזנטית נחשפו סביב באר בנויה גדולה, הידועה בשמה המסורתי ביר אל-מליחה (איור 10). הבאר עצמה לא נחפרה בשל מגבלות בטיחות, אך נחשפו סביבה קירות גידור שנבנו מאבני גוויל בינוניות וקטנות וקיר אבני גזית (אייזנברג-דגן 2018: אזור פעילות C2). בחפירה הנוכחית נמצאו מתקנים אחדים שנבנו אבן והוצבו בשורה כנגד אחד מקירות הגידור סביב הבאר; הם פנו לריצוף אבן שהשתמר בחלקו. תעלה הניגשת לבאר במורד המדרון הובילה ככל הנראה את עודפי המים לשדות סמוכים. החרסים הרבים שנאספו כאן תוארכו לתקופה הביזנטית.
במרחק כ-50 מ' ממזרח לבאר נתגלה בית חווה קטן (איור 11), המתוארך על סמך ממצא כלי החרס לתקופה האסלאמית הקדומה. מבנה זה כולל טור של ארבעה חדרים וחצר פתוחה. הקירות נבנו מאבני גוויל בינוניות וקטנות, הרצפות נעשו מעפר כבוש והוצבו עליהן כמה טבונים ומתקנים אחרים. המשקופים של הפתח הראשי למתחם נבנו מאבני גזית קשות מהוקצעות בקפידה שהיו בבירור בשימוש משני. כמה פריטים אדריכליים מעוטרים שולבו בקירות ובמתקנים של החווה (איור 12), ובהם אריח שיש שלם, שבר עמוד ומשקוף שעליו תבליט של צלב בתוך עיגול, האופייני למוסדות נזירים ביזנטיים (איור 13). במבנה הובחן שלב יישובי אחד בלבד, ונראה שבית החווה ננטש; רק חרסים ספורים נאספו על הרצפות מתחת לשכבות המפולת.
שרידי בית חווה גדול מהתקופה העבאסית נחשפו במרחק כ-100 מ' מדרום לבאר (איור 14). המבנה נחפר חלקית בלבד, אך בסוף עונת החפירות נחשפו כמעט עשרים חדרים הסדורים סביב חצר מרכזית. מבנה זה נבנה בעיקר מאבני גוויל מקומיות, אף כי כמה פריטים אדריכליים ממבנה מונומנטלי קדום יותר שולבו בו בשימוש משני, ובהם משקוף אבן גדול, אבני סף, חלון אבן מקולומבריום (איור 15) וכמה שברי שיש. בית החווה הגדול מתוארך לתקופה העבאסית, ומשקף תקופת התיישבות ארוכה יחסית, שבמהלכה נערכו רק שינויים מעטים: הוספת מתקנים וקירות מחיצה, בדומה לתוספות שזוהו בבתי חווה בני התקופה שנחשפו בסביבה (אייזנברג-דגן וקוברין 2016). באחד החדרים התגלה מתחת לרצפה בור אשפה (איור 16). במבנה נמצאו כלי חרס רבים ושברי כלי זכוכית אחדים. שכבות אפר שהתגלו על רצפותיו מתחת לשכבת המפולת מעידים כי סופו של המתחם היה אלים.
במהלך החפירות בשטח B נחפרו חתכי בדיקה במבנה מודרני שבו שני חדרים וחצר גדולה מגודרת, שנבנה על גבעה המשקיפה על האזור (איור 17). החתכים נועדו לקבוע את תאריך המבנה ולברר אם הוא בנוי על יסודות עתיקים. התברר כי היה זה בית חווה טיפוסי משלהי התקופה העות'מאנית, ולא התגלו בו שרידים שקדמו לתקופה זו.
 
שטח C. נחשפה רק טרסה חקלאית, שתוארכה על סמך ממצא קרמי לשלהי התקופה הביזנטית.
 
שטח D. נחשפו שרידים של מכלול בנוי ובו מבנה אחד או שניים (איור 18), ובהם שני שלבי בנייה. בשלב הקדום נבנה מכלול אדריכלי גדול בציר צפון–דרום. הקירות נבנו מאבני גוויל בינוניות וקטנות, והמבנה רוצף בקפידה בלוחות אבן לא אחידים. על סמך הממצא הקרמי, ייתכן כי יש לתארך את שלב הבנייה הקדום לתקופה הביזנטית המאוחרת. בשלב המאוחר הוסרו הרצפות בחלקן או כוסו ברצפות עפר כבוש, שעליהן התגלה מגוון מתקנים וטבונים (איור 19). בקירות ובמתקנים של השלב המאוחר שולבו אבני גזית אחדות, שהיו בבירור בשימוש משני, ובהן כמה פריטים אדריכליים שעליהם עיטורים האופייניים למבנים מונומנטליים מהתקופה הביזנטית (איור 20; Golan 2018). רצפות השלב המאוחר נתגלו מכוסות בשכבות אפר עבות ומפולות, המעידות על סופו האלים של המכלול. השלב המאוחר מתוארך על סמך הממצא הקרמי לתקופה האסלאמית הקדומה. נראה כי בשלב הקדום נבנה מבנה מונומנטלי גדול, ובשלב הבנייה המאוחר נעשה שימוש בחלק מחומרי הבנייה האיכותיים מהשלב הקדום.
 
בחפירות הבדיקה באזור נחל עשן נתגלו שרידים ארכיאולוגיים עשירים. השרידים מהתקופה הכלקוליתית ובתי החווה מהתקופות הביזנטית עד העבאסית, פותחים צוהר לתחום מחקר רחב הקשור לתרבות החומרית, דפוסי ההתיישבות, הבנייה, השיטות החקלאיות והשינויים החברתיים בעורף הכפרי של באר שבע בתקופות אלה.