Les recherches entreprises par l’Équipe d’Histoire des mines et de la métallurgie de l’Université Paris 1 commencent par une étude des documents écrits, en particulier par l’édition des comptes de la mine, travail qui fait l’objet de la thèse d’Anne Thérèse rendue en 1984. Commencent ensuite, en 1991, des opérations archéologiques. Tous les ans, d’abord durant un mois, ensuite pendant deux, le site fait l’objet de prospections et de fouilles.
La recherche de Pampailly se caractérise par une méthode qui confronte en permanence les données du terrain, des textes et du laboratoire. Si les techniques de fouilles utilisées n’ont rien d’exceptionnel, il faut mettre au point des méthodes concernant l’archéologie souterraine. C’est à Pampailly qu’à lieu la première fouille d’un couloir d’accès à la mine. Cette ouverture permet de pénétrer dans une galerie longue de 400 mètres, le Voyage du Vernay selon Dauvet. Si les méthodes mises au point par les spéléologues sont indispensables pour pénétrer la galerie, la cartographier et la photographier, son étude archéologique nécessite bien des innovations. Par ailleurs, les vestiges d’une mine ne peuvent se comprendre sans une bonne connaissance de la géologie.
L’enquête archéologique se double d’un relevé géologique précis. Ces recherches se doublent de prospections géophysiques qui aident largement à la découverte des installations de traitement du minerai comme à celle de vestiges miniers recouverts de colluvions. Les disciplines scientifiques ne sont pas seulement utiles sur le terrain, elles apportent beaucoup par les analyses en laboratoire. L’analyse minéralogique met en évidence la nature des minerais et de la gangue qui les contient. La sédimentologie et le microscope électronique fournissent une idée précise des travaux effectués par les métallurgistes. Enfin, la métallographie permet de comprendre la manière dont les outils sont fabriqués et entretenus.
Grâce à ces méthodes, il est maintenant possible de retracer l’histoire d’un site dont la première mise en valeur date de la fin du XIV ème siècle, et qui connaît au cours du XV ième siècle son apogée, avant de cesser son activité à la fin du siècle ou au début de siècle suivant. Il est impossible de donner un chiffre précis de production à l’époque médiévale, mais on peut l’estimer à plusieurs milliers de tonnes de plomb et à une quantité d’argent de l’ordre de la dizaine de tonnes.
Au moment de la reprise générale de l’activité minière européenne au XVIII ème siècle, Pampailly connait une nouvelle époque de production à vrai dire fort brève, de l’ordre de la dizaine d’années. L’activité est relancée par une société Les Intéressés aux Mines de Cuivre du Lyonnais, qui bâtit sur place une véritable usine, découverte lors des fouilles et qui contient en particulier les vestiges de l’un des tout premiers fours ayant, en France, utilisé la houille et non le charbon de bois pour la réduction des minerais.