Khi tiến hành khai quật hố BA 03 tại khu vực chùa Báo Ân, các chuyên gia đã phát hiện 2 lớp đất với độ dày 0,2 m và 0,8-1,2 m có các mảnh vật liệu kiến trúc, gốm men thời Trần - Lê - Nguyễn (từ thế kỷ XIII đến XVIII). Tương ứng với lớp thứ nhất (niên đại thế kỷ XIX) là vết tích nền, chân tảng và vật liệu kiến trúc thời Nguyễn. Tương ứng với lớp thứ hai (niên đại thế kỷ XVIII) là móng và vật liệu kiến trúc thời Lê. Ngoài ra, 4 hàng gia cố chân tảng gạch và ngói thời Trần cũng xuất lộ trong hố đào nằm ăn khớp với hệ thống móng bó thời Lê.

Theo Tiến sĩ sử học Ngô Thế Phong, trưởng phòng nghiên cứu sưu tầm, Bảo tàng Lịch sử Việt Nam, sự phân bố của 4 hàng gia cố chân tảng này đã chứng minh địa điểm khai quật từng là mặt bằng của một kiến trúc ngôi chùa có 3 gian và 2 chái.

Ông Phong cho biết, kết quả khai quật trên chứng minh chùa Báo Ân đã được xây dựng vào thời Trần đúng như sử sách, truyền thuyết dân gian đã lưu truyền. Ngôi chùa từng tồn tại trong một thời gian dài, từ thế kỷ XIII-XIV đến tận đầu thế kỷ XX.

Chùa Báo Ân vốn là một trong số ít di tích về thời Trần hiện còn lưu được ở Hà Nội và có vị trí quan trọng trong lịch sử phát triển của thành Thăng Long. Ngoài ra, chùa từng là một trong những trung tâm Phật giáo lớn ở khu vực phía Bắc. "Việc nghiên cứu các phế tích kiến trúc tìm được tại di tích chùa Báo Ân đã bổ sung một nguồn tư liệu có giá trị về lịch sử và nghệ thuật kiến trúc thời Trần nói chung, cũng như lịch sử Phật giáo Việt Nam và nghệ thuật kiến trúc Phật giáo thời Trần nói riêng", ông Ngô Thế Phong nói.

Bên cạnh đó, vết tích của lò nung, than củi, xỉ đồng, hệ thống gia cố chân tảng, cùng nhiều vật liệu và trang trí kiến trúc, đồ gốm sứ, sành thời Trần cũng được tìm thấy. Về trang trí kiến trúc, các chuyên gia khảo cổ đã tìm thấy nhiều loại hình với các biến thể phong phú như lá đề trang trí hình rồng, phượng, tượng vịt, rồng tạo khối tròn, phù điêu... Về vật liệu trang trí, đã phát hiện được nhiều mẩu gạch hình chữ nhật và gạch Bát Tràng thời Nguyễn, gạch lát nền vuông, gạch hình chữ nhật, ngói mũi hài đơn, kép, giả kép, mũi hài, ngói ống (phủ men vàng và để mộc, gắn khối tượng...) thời Lê. Ngoài ra còn nhiều loại đồ gốm sứ men trắng ngà, trắng ngả xanh, men trắng hoa nâu, men ngọc, men nâu (men nâu sậm, ngả màu ngô rang, trong trắng ngoài nâu) và đồ gốm men trắng hoa lam thời Lê. Đáng chú ý, lần đầu tiên các nhà khảo cổ đã tìm được hệ thống cấp, thoát nước có niên đại Trần gần như còn nguyên vẹn.

Đáng tiếc là các hiện vật tìm thấy đều đã bị vỡ thành nhiều mảnh nhỏ. Vật liệu trang trí kiến trúc chủ yếu làm bằng đất nung, đất sét mịn, màu đỏ tươi, một số ít là kim loại. Ông Ngô Thế Phong giải thích: "Khoảng những năm 60, vị trí này đã bị ảnh hưởng nặng do nhân dân quanh vùng sử dụng làm lò gạch nung, khiến bề mặt gò của di tích bị san bạt và đào sâu từ 1 m đến 1,5 m".