В письменных источниках название Тбилиси впервые упоминается в IV в. (Обращение Грузии, 1964, с. 95; КЦ, 1955, с. 136). Первоначально Тбилиси состоял из трех городов: Тбилиси, Кала и Исани, из которых Исани находится на левом берегу Куры, а Тбилиси и Кала, разделенные речкой Сололакис-хеви, были расположены вдоль правого берега Куры (Чилашвили Л.А., 1986).
Как предполагают, из этих трех частей города самым древним был Тбилиси, где текли теплые источники и откуда произошло его название. Кала со своей крепостью, видимо, возникла во второй половине IV в. и занимала довольно обширную территорию от современной Сололакской аллеи, где находится цитадель крепости, до Куры, включая в себя Сиони и Анчисхати. В Исани (на территории современного Авлабари), в районе Метехи позже возникли дворцы грузинских царей, крепость, жилые кварталы ремесленников и городской могильник (табл. 103, 1).
Город-крепость Тбилиси со второй половины IV в. становится заметным экономическим и политическим центром. Учитывая его выгодное стратегическое расположение, правители сасанидской Персии превращают Тбилиси в свой опорный пункт для контроля над столицей Картлийского царства — Мцхета с целью давления на правителей Грузии (Очерки истории Грузии, 1988, с. 93). Грузинская царская власть, понимая опасность этой акции, всячески препятствовала персам укрепиться в Тбилиси. Решающие шаги в этом направлении были сделаны энергичным правителем Грузии Вахтангом Горгасали. Ценой огромного напряжения при Вахтанге Горгасали осуществились большие строительные работы не только в Тбилиси, но и в других частях всей Картли и, особенно, в восточных провинциях Картли, где возникают или же заново застраиваются такие крупные экономические и политические центры, какими являлись города: Уджарма, Череми, Некреси, Хорнабуджи и др. В условиях сложной политической ситуации Вахтангу Горгасали не удалось завершить начатые в Тбилиси строительные работы, они были доведены до конца наследником Вахтанга Горгасали — царем Дачи (КЦ, 1955, с. 205).
Значительные археологические материалы, которые могут способствовать изучению раннехристианской эпохи, обнаружены как в самом центре города, между Сионским кафедралом и базиликой Анчисхати, на площади Ираклия Второго, так и в периферийных частях Тбилиси (Вашлиджвари-Дигоми, Глдани и др.). Археологические исследования на площади Ираклия Второго, проводимые в 1956–1957 гг. дали значительные материалы для ранней истории Тбилиси (Гзелишвили И.А., Чилашвили Л.А., 1961). Самые нижние слои мощного стратиграфического разреза, толщиной в несколько метров, содержали материалы, которые датируются III–IV и IV–V вв. Среди ранних архитектурных памятников в окрестностях площади Ираклия Второго особого внимания заслуживает базилика Анчисхати, которая датируется VI в. (Цинцадзе В.Г., 1958). По мнению Г.Н. Чубинашвили, Анчисхатскую трехнефную базилику следует идентифицировать с церковью Святой Марии, которая была построена царем Картли Дачи в начале VI в., возможно, как эпархиальный центр (как известно, с 506 г. в письменных источниках упоминается епископ Тбилиси).
Вторая «большая» церковь, находившаяся в пределах исторической Кала, исследователями отождествляется с кафедральным собором Сиони, который был построен на рубеже VI и VII вв.
Результативными оказались археологические исследования в цитадели крепости Нарикала (табл. 103, 2), хотя из-за того, что пока здесь изучались культурные слои развитого и позднего средневековья, более ранние материалы обнаружены единичными экземплярами (Ломтатидзе Г.А., Чилашвили Л.А., Гзелишвили И.А., 1967).
Большой интерес вызывает сама архитектура Кала, сравнительно удовлетворительно сохранившаяся в цитадели, где можно выделить строительные пласты времен Вахтанга Горгасали. Кладка стен этого периода характеризуется регулярностью; для строительства использованы небольшие квадры из песчаного камня на крепком известковом растворе.
Следует отметить, что большие археологические работы были проведены в 1948-1950-х гг. и на юго-восточной окраине старого Тбилиси, где изучались гончарные мастерские развитого средневековья. По сведению Моисея Каланкатваци, во время нашествия византийско-хазарских войск под предводительством византийского императора Ираклия, Тбилиси был «избалованным, торгующим и прославленным большим городом». В 628 г. город был взят и ограблен, завоеватели были удивлены количеством золотых и серебряных монет и изделий, которые горой возвышались перед хазарским хаканом. Несмотря на неоднократные нашествия и разорения (хазары, персы, арабы и пр.), и в дальнейшем Тбилиси занимал видное место. Анализ грузинских и иноземных источников дает возможность установить, что главный городской могильник был расположен в левобережной части города — в Исани, но из-за заселенности этого района вести там археологические исследования почти невозможно.
Мцхета (табл. 103, 7). После введения христианства и разгрома главных языческих храмов и идолов в пределах царской резиденции, со второй половины IV в. преимущество получает та часть города, где раньше располагался царский сад. В центре этого сада на месте нынешнего кафедрального собора Светицховели, была построена первая официальная церковь, резиденция главы христианской организации Иберии (Картли). Территория бывшего сада с IV в. превращается в своеобразный идеологический центр города и всего государства.
По археологическим данным, именно с IV в. в Мцхета возникают новые жилые и ремесленные кварталы, оборонительные сооружения и коммуникации. Особенно густо были заселены район Светицховели и юго-восточные склоны Мцхетской горы, где были выявлены многочисленные жилые и хозяйственные помещения и остатки общественных зданий. По этим материалам можно проследить и социальную географию самого Мцхета. В окрестностях Светицховели, в равнинной части города и на нижних террасах Мцхетской горы, очевидно, были сосредоточены жилые кварталы ремесленников и простонародья, а в непосредственной близости от Светицховели располагались остатки большого двухэтажного здания дворцового типа, предварительно датирующиеся V–VI вв. По мнению авторов раскопок, в данном здании можно видеть дворец царя Картли — Вахтанга Горгасали (Каландадзе А.Н., Бохочадзе А.В., 1964, с. 15).
Прямоугольное здание двухэтажного дворца, построенное из тесанных больших квадров, основывалось на мощном фундаменте и двухступенчатом цоколе. Стены сооружения были укреплены прямоугольными пилястрами, выступающими по обоим фасадам стен, южная стена дополнительно была укреплена мощными контрфорсами. Фрагменты второго этажа зафиксированы на западном фасаде здания, где в кладке ограды позднего периода случайно сохранена одна пилястра, завершенная капителью. Длина здания — 40 м, общая площадь — 740 кв. м.
Как показали археологические исследования, на верхних террасах Мцхетской горы с первых веков н. э. были расположены жилые дома аристократии. Жилые и хозяйственные строения отличались большими размерами и добротным строительным материалом с использованием известкового раствора, хотя в первых веках христианизации Грузии сырцовый кирпич по-прежнему оставался одним из самых излюбленных строительных материалов.
Огромное влияние на развитие строительной техники и гражданскую архитектуру в целом произвела бурно развивающаяся христианская культовая архитектура. С V в. в гражданском и фортификационном строительстве постепенно укореняется каменная кладка на известковом растворе, позже такой прием строительства находит всеобщее распространение. Для выяснения вопросов градостроительства и характеристики строительного искусства раннесредневекового Мцхета значительные материалы были добыты в 1958–1962 гг. на северо-западе от Светицховели, где в стратиграфическом разрезе мощностью 3–4 м были выделены шесть культурных слоев. Из них к раннему средневековью относились IV и V слои (Бохочадзе А.В., Каландадзе А.Н., Пицхелаури К.Н., 1962, с. 31–39). Например, в четвертом культурном слое мощностью 0,9 м, находящемся на глубине 1,2–1,3 м от поверхности земли, были обнаружены остатки крупного здания в сопровождении многочисленных археологических материалов. Комплекс состоял из семи помещений разных размеров. Стены были построены из булыжного камня, кладка «елочного» типа на глиняном растворе. В восточной части здания обнаружен построенный из плоских камней канализационный коллектор. По керамическому материалу и обломкам стеклянных сосудов архитектурное сооружение предварительно датируется VI в., а разрушение, по всей вероятности, произошло при сильном пожарище не позднее IX в. По находкам из других уголков Мцхета и раскопанным сооружениям можно заключить, что особенно бурно и плотно Мцхета застраивалась в IV–VI вв. На крупных жилых и общественных зданиях применялась черепичная кровля, а основная масса жилых домов, принадлежащих простым горожанам, имела глинобитную плоскую кровлю.