Le site des Mureaux est en position dominante au-dessus de la vallée de l'Epte, et offre un important point de vue à la fois sur le Vexin Normand et sur le Vexin Français. L'occupation antique autour du site est caractérisée notamment par le passage de la voie Paris/Rouen au pied de la carrière, au sud. Plusieurs occupations de la fin de la période de La Tène et de la période gallo-romaine sont en outre connues, par des prospections pédestres ou par les fouilles de la déviation routière de Saint-Clair-sur-Epte.
Sur le site même de la carrière, plusieurs opérations archéologiques se sont succédées entre 1996 et 2007, menées successivement par l'INRAP et le SRA de Haute-Normandie. Elles ont permis la mise au jour de plusieurs occupations.
La partie nord de la carrière a vu l'installation durant la période de La Tène d'une exploitation agricole, caractérisée par un ensemble de bâtiments associé à un enclos fossoyé quadrangulaire. D'autres vestiges fossoyés, situés vers le nord-ouest, pourraient se rattacher à cet ensemble. Le tout serait daté du Ier siècle avant J.-C. L'occupation gallo-romaine du site était attestée jusqu'aux fouilles de 2008-2009 par deux larges fosses interprétées comme d'anciennes carrières, dont le fonctionnement daterait du Ier siècle de notre ère. L'une d'elles a ensuite été utilisée en zone cultuelle, par le dépôt de squelettes animaux et de céramiques, au cours des IIe et IIIe siècles de notre ère. Un four de tuiliers, de type « four-canal » témoigne en outre de cette occupation antique. Les diagnostics successifs sur la zone explorée en 2008-2009 laissaient envisager l'existence d'un fanum ou d'une villa, dont la construction et l'occupation serait contemporaine du fonctionnement des deux carrières et du four de tuiliers.
La zone fouillée lors de l'opération de 2008-2009 couvre une superficie de 1,6 hectares. Les vestiges mis au jour  témoignent de l'existence d'un petit sanctuaire. Ils sont organisés autour d'un édifice quadrangulaire, entouré d'une série de bâtiments et fossés périphériques, qui marquent pour la plupart l'extension maximale du site. En effet aucun vestige n'a été découvert au-delà de ces bâtiments et fossés vers le sud, l'ouest et l'est. La limite nord du site pose par contre encore question, puisqu'une partie des terrains localisés entre la fouille de 2008-2009 et la fouille du four de tuiliers en 2000 a disparu lors de l'exploitation de la carrière. Entre ces structures périphériques et le bâtiment central, plusieurs ensembles de fosses ont été mis au jour.
Localisé presque au centre du site, mais légèrement décalé vers l'angle sud-est, le bâtiment principal est situé sur une rupture de pente du terrain. Il est mal conservé dans sa partie sud-est (installée dans la pente). L'angle sud-ouest a lui aussi été abimé, cette fois par le passage d'une des tranchées de diagnostic. Cet édifice présente un plan typique de fanum. De forme rectangulaire, il est formé d'une cella mesurant 7 m sur 7 hors tout pour une surface interne de 27,5 m². Celle-ci est entourée d'une galerie qui mesure 1,5 à 2 m de largeur interne. Le tout forme un quadrilatère de 12,5 sur 13 m, pour une surface totale d'un peu plus de 160 m². Les fondations de cet édifice sont posées sur un remblai de limon, installé en préalable à la construction du bâtiment pour aplanir le terrain. Sur ce remblai, un dépôt d'ossements animaux et une sépulture à crémation (sujets a-priori périnataux dont les ossements ont été placés dans une urne, elle-même accompagnée de deux vases miniatures) ont été déposés avant la construction de l'édifice. Des traces de combustion suggèrent la présence de petits foyers sur ce remblai, qui pourraient témoigner eux aussi de gestes particuliers liés à l'installation du fanum.
Les bâtiments périphériques sont organisés en plusieurs ensembles. Un premier groupe est localisé en bordure ouest du site. Il est constitué d'au moins trois bâtiments alignés sur un axe nord-sud. Un second ensemble est situé au nord, et les différents édifices qui le constituent suivent une direction globale ouest-est. Un bâtiment isolé est localisé au sud-est de la fouille. Enfin, un cellier et deux zones d'épandage, qui témoignent  vraisemblablement de la destruction de deux édifices, sont situés en limite sud du sanctuaire. Ces bâtiments sont bâtis sur des fondations de pierres calcaire, posées soit directement sur le terrain naturel calcaire, soit sur un remblai d'installation constitué de limon. La plupart de ces édifices sont très arasés, mais l'un d'entre eux a révélé une  stratigraphie qui témoigne de plusieurs états de fonctionnement, avec des  agrandissements successifs. Peu de vestiges nous permettent d'envisager l'élévation de ces bâtiments. Quelques fragments d'enduits peints suggèrent des murs aux couleurs variées et plutôt vives (essentiellement du rouge et du blanc). Des tuiles entières ou fragmentées témoignent de la toiture des édifices.
Au sud et à l'est, ces édifices sont installés par dessus un fossé. Celui-ci est creusé dans le calcaire et a été comblé avant la construction de ces bâtiments. Il pourrait témoigner d'une première limite du site, matérialisée soit par un fossé ouvert soit par l'existence d'une palissade en matériaux périssables. Ce premier état est ensuite remplacé par l'ensemble de bâtiments en dur.
Plusieurs ensembles de fosses ont été mis au jour. Celles-ci sont assez variées dans leur forme, et leur fonction première reste difficile à appréhender. Cependant, leur  comblement témoigne d'une fonction secondaire de fosses de rejets, et la stratigraphie de ces comblements les associent à la fois au fonctionnement et à la démolition des édifices proches.
L'étude du mobilier (essentiellement du mobilier céramique mais aussi quelques objets en métal, une cinquantaine de monnaies et des vestiges osseux animaux) est actuellement en cours, et la datation de ces différents états du site n'est donc pas encore connue. Les premiers indices concernant le fanum (quelques fibules miniatures et  quelques monnaies) suggèrent une édification de celui-ci au tout début de notre ère. Elle pourrait être contemporaine du creusement des fossés périphériques. L'occupation des autres édifices, qui marquent donc un deuxième état du site, pourrait avoir eu lieu entre la deuxième moitié du Ier siècle et la fin du IIe siècle.
On peut aussi noter la présence d'une fosse très riche en mobilier, au nord du site. Elle a livré une dizaine de vases intacts, une monnaie, un support de lampe en métal. Il s'agit probablement d'une « fosse sacrée » dans laquelle divers éléments rituels ont été rejetés, le tout vers la fin du Ier siècle de notre ère.
Les premières conclusions, très provisoires, suggèrent la mise en place au début de notre ère d'un fanum quadrangulaire et d'un ensemble de fossés périphériques. Dans la seconde moitié du Ier siècle, cet ensemble fossoyé est remplacé par une série de bâtiments périphériques en dur. Peu d'objets liés au culte ont été mis au jour mais le plan typique du bâtiment central ne laisse aucun doute sur la fonction cultuelle de cet  ensemble.