Капитально перестраивается святилище на акрополе. Оно приобрело форму вытянутого прямоугольника, ориентированного с юго-востока на северо-запад. Внутри целлы перед поперечной стеной находится полукруглая кладка, сложенная в виде абсиды диаметром 4,75 м. Вдоль абсиды, повторяя ее изгиб, сооружена глинобитная ступенька. По оси здания на расстоянии 4,30 м от центра абсиды находилось округлое углубление в глинобитном полу, в котором был камень с грубо отесанными плоскими гранями. Стены внутри здания были покрыты штукатуркой, окрашенной в красный цвет. Сохранились обломки карнизов с жемчужником и акротериями, фрагменты водосливов в виде львиных масок. Все архитектурные украшения синопского производства. Возле северо-восточного угла здания находилась цистерна диаметром 1 м, глубиною 0,80 м, стенки которой сложены из шести рядов камней (Худяк М.М., 1962, с. 21). В святилище найдено много фрагментированных терракотовых статуэток животных (лошадей, баранов, свиней, быков) и птиц. Там же найдены представляющие особый интерес терракотовая головка мальчика в высоком остроконечном головном уборе — пилосе, характерном атрибуте кабиров, и скарабеоид с изображением мужского бородатого лица в пилосе — несомненно, кабира. У входа в здание, по-видимому, находился камень с надписью «не пачкайте святилище», найденный в кладке оборонительной стены IV в. до н. э.

Здание, расположенное к юго-востоку от святилища хтонических божеств, тоже перестраивается. Во втором строительном периоде функционировали три его помещения и мощеный дворик. Вблизи найдены детали керамического архитектурного декора синопского производства V в. до н. э.

На территории городища обнаружены остатки 11 жилых построек V–IV вв. до н. э. Как правило, все дома состояли из одного помещения и мощеного дворика. (Худяк М.М., 1962, с. 30). Ко второй половине V — началу IV в. до н. э. принадлежат две винодельни. Одна из них представляет собой известняковую плиту с размерами 0,71×0,72 м, в которой вырублено квадратное в плане корытообразное углубление, переходящее в слив. Край слива примыкает к борту прямоугольной ямы, в которую, очевидно, ставился сосуд для сбора отжимаемого сока. От другой винодельни сохранился только каменный круглый в плане тарапан со сливом. В конце V — начале IV в. до н. э. он был использован при сооружении водостока (Грач Н.Л., 1979, с. 95–99).

В начале IV в. до н. э. город подвергся разрушению, но вскоре восстанавливается. Во второй половине IV в. до н. э. он окружается крепостной стеной шириной 2,36 м из крупных плит известняка. (Худяк М.М., 1962, с. 33–35, табл. 28, 29). В стене прослежен проезд шириной 1,16 м и калитка. К западу от проезда стена круто поворачивала к югу и была укреплена дополнительной кладкой. В конце IV в. до н. э. проезд был заложен и в этой части стены функционировала только калитка.

В святилище Деметры возводится новое здание площадью 11×8 м, имевшее одно помещение неправильной прямоугольной формы. Под вымощенным плитами полом находилась фависса. К северо-западу от здания стоял алтарь из хорошо отесанных плит известняка. В конце III в. до н. э. святилище Деметры перестало существовать.

К юго-востоку от здания конца VI–V вв. до н. э. открыто общественное здание IV в. до н. э., от которого сохранились нижние ряды кладок стен и керамические украшения верхних частей здания: акротерий с изображением женской головы, два обломка карниза с пальметками, бутонами лотоса, жемчужником и водосливы в виде львиных голов (Худяк М.М., 1952, с. 30, рис. 24). В центральной части городища Н.Л. Грач в 1966 г. обнаружила фундаменты большого здания III в. до н. э., сложенного из розового мергеля вторичного использования с полом из известняковой крошки и с подвалом. Поблизости прослежена улица IV в. до н. э. шириной 4 м, содержащая несколько слоев каменно-черепяных вымосток. Вдоль нее проходил каменный водосток. После сооружения дома из мергеля, водосток был разрушен, но улица продолжала функционировать и в первые века нашей эры. Другая улица V–III вв. до н. э., обнаруженная к востоку от дома, была устроена на искусственной террасе, укрепленной подпорной стеной. Она вела к калитке в южной крепостной стене. Под ее вымостками обнаружены два каменных водосборника. Сточные воды по водостокам собирались в цистерны или же отводились за пределы города. Ко II в. до н. э. относится большой дом, состоящий из нескольких помещений. В одном из них найдено сооружение из поставленных на ребро плит, пространство между которыми заполнено глиной, а в центре установлен четырехугольный камень с углублением в верхней части. На глине и камне прослежены следы огня. Ориентация здания с северо-запада на юго-восток свидетельствует об изменении планировки города в указанный период, поскольку дома VI–V вв. до н. э. — первых веков нашей эры имели направление север-юг.

В первые века нашей эры в центральной части Нимфея проводятся большие перепланировочные работы, с которыми связаны огромные перемещения земли. В верхних слоях обнаружены остатки зданий II–III вв. н. э. Среди них большой, неоднократно перестраивавшийся дом, погибший от пожара в III в. Раскопана большая усадьба римского времени с мощеным двором, окруженным помещениями с хозяйственными ямами, загородками и кормушками для скота. Ряд домов I — начала II в., отделенных друг от друга улочками и переулками, открыты в южной части раскопа «Г». Все они погибли при пожаре. Незначительные постройки II–III вв. н. э. свидетельствуют о том, что центральная часть города была почти не заселена. В III в. на месте центральной улицы появляются ямы (см. АО 1968 г., с. 300; АО 1970 г., с. 268). На территории святилища Деметры во II–III вв. были выстроены две гончарные печи. К ним примыкали небольшие жилые помещения, сооруженные из остатков стен святилища (Худяк М.М., 1962, с. 55). В III в. жизнь на городище прекратилась.

Севернее, западнее и южнее города простираются грунтовый и курганный некрополь. Для грунтового некрополя Нимфея характерно два типа погребений: кремация, когда пепел помещается в амфоры и другие сосуды, и трупоположения в плитовых могилах или в неглубоких могилах четырехугольной формы, вырубленных в скале или грунте и иногда перекрытых каменными плитами. В ряде случаев стенки могил выкладывались сырцовыми кирпичами (Силантьева Л.Ф., 1969). В погребениях VI — начала V в. до н. э. костяки обычно лежат на спине, головой на северо-восток. Погребальный инвентарь состоит из одного-двух сосудов. В мужских погребениях иногда встречается оружие (скифские мечи и наконечники стрел), в женских — украшения, иглы, пряслица. Известно несколько скорченных погребений на правом боку, без инвентаря. В могилах V–IV вв. до н. э. и эллинистического времени сохраняются указанные типы погребений и погребальный инвентарь, но костяки чаще всего ориентированы головой на восток. Погребения в сырцовых гробницах по-прежнему ориентированы на северо-восток. Детские могилы эллинистического времени часто имели плитовые перекрытия и сопровождаются антропоморфными надгробиями, сосудами из серой и красной глины, терракотами и украшениями.

К I–III вв. н. э. относятся погребения в грунтовых ямах, в могилах и склепах, вырубленных в скале и в плитовых могилах с одиночными или парными захоронениями. Склепы состоят из камеры с арочными или прямоугольными входами, закрытыми большими плитами, и дромоса с лестницей. В склепе 7 над входом вырезаны рельефные изображения Афины, Диониса, Пана и Силена. В склепе 11 на стене, противоположной входу, вырезана голова бородатого мужчины. Стены склепа 8 были расписаны. Склепы являлись семейными усыпальницами, содержавшими по несколько захоронений в деревянных гробах, зачастую украшенных гипсовыми налепами. Среди инвентаря могил I–III вв. н. э. отметим керамические и стеклянные сосуды, бронзовые фибулы, пряжки и перстни, пастовые, агатовые и гранатовые бусы, монеты, терракоты, золотые украшения. Вблизи могил часто встречаются конские захоронения.

В курганах Нимфея имеются почти все названные выше типы погребальных сооружений. Большая часть их содержит погребения скифской знати, часто с оружием, золотыми украшениями и с захоронениями коней. Некоторые курганные захоронения совершены по греческому обряду. Основная масса курганов датируется V–IV вв. до н. э., но встречаются курганы и более позднего времени.