Tra il 1886 e il 1915 l’area interna alle mura del castello fu oggetto di ben sette campagne di scavo, dirette prima da Alessandro Prosdocimi e poi da Alfonso Alfonsi. Questi scavi avevano lo scopo di dimostrare l’effettiva esistenza dei resti del castrum e dell’antica dimora degli estensi, signori feudali di Este, cresciuti a partire dal X secolo e distrutti nel XIII. I ritrovamenti furono lasciati in vista e attrezzati per la visita, ma furono in seguito in parte riseppelliti ed abbandonati al degrado fino a finire, in epoca recentissima, del tutto dimenticati sotto i rifiuti del giardino pubblico comunale o sotto cumuli di materiale edilizio stradale.
Una ripresa delle ricerche si ebbe a partire dal 1990 e fino al 1996 con Edi Pezzetta e Angela Ruta Serafini e con l’avvio dei lavori di ampliamento del Museo Archeologico, ospitato nell’ala superstite del palazzo Mocenigo.
Attualmente nell’area del Castello le aree archeologiche medievali attrezzate per la visita sono due: una nei sotterranei del museo (su autorizzazione) e una nella sommità della collina dove si trovava il nucleo del primo castello estense.