Наряду с эпиграфическими памятниками, большое значение для изучения культов коммагенского пантеона имеет археологический материал. Первыми к изучению древностей эллинистической Коммагены обратились уже упомянутые турецкие исследователи О. Хамди Бей и О. Эффенди. В 1882 г. они провели раскопки на горе Нимруд-Даг, описав их результаты в обобщающем труде, опубликованном в 1883 г. Правда, характер публикации ими нимруд-дагских древностей носит во многом предварительный и общий характер ввиду недостаточной тщательности, проявленной при обследовании этого памятника. Часть найденных барельефов и статуй божеств была атрибутирована ими неверно, неправильно датирован и сам памятник – временем Антиоха IV (38–72 гг. н. э.)[67]. Впрочем, это можно объяснить и низким уровнем развития техники археологических раскопок в ту эпоху.
Германские ученые К. Хуманн и О. Пухштейн в 1883 г. скрупулезно и с большой тщательностью описали нимруд-дагское святилище, расчистив часть его террас и дав его подробное описание. Они описали и другие царские святилища Коммагены, в том числе в Арсамее-на-Евфрате. В их фундаментальном труде, наряду с эпиграфическим материалом, большое место отведено археологии; подробно рассматриваются статуи богов, барельефы, на которых изображен царь, пожимающий руку царским божествам. Больше половины их труда посвящено памятникам Нимруд-Дага, хотя в нем говорится и о других изваяниях и барельефах, обнаруженных на месте бывших центров царского культа. Труд К. Хуманна и О. Пухштейна до сих пор остается ценным эпиграфическим и археологическим пособием для изучения различных сторон религиозной и культурной жизни Коммагенского царства[68].
Новый этап археологических исследований в Коммагене начался после Второй мировой войны. В 1950–1970‑е гг. американо-германская экспедиция под руководством Т. Гелль и Ф.К. Дёрнера провела полномасштабные раскопки многих коммагенских памятников. Особенно тщательно изучались центры царского и династического культов. Т. Гелль вела работы в Нимруд-Даге и практически раскопала это царское святилище, а Ф.К. Дёрнер активно занимался исследованиями крупнейшего центра царского и династического культов в Арсамее-на-Нимфее, фактически открыв этот памятник. В 1961 г. Ф.К. Дёрнер при обследовании окрестностей современного турецкого города Адийамана обнаружил скальную гробницу одной из представительниц коммагенского царского дома, датирующуюся, вероятно, временем Антиоха III (17 г. до н. э. – 17 г. н. э.). При входе в гробницу была изображена сцена рукопожатия