Σε αντίθεση με τα άλλα ιερά και μαντεία του ελλαδικού χώρου, το μαντείο του Τροφωνίου στη Λιβαδειά δεν έτυχε εκτεταμένης και συστηματικής ανασκαφικής έρευνας. Τούτο ίσως οφείλεται στη μη διατήρηση ορατών αρχαίων καταλοίπων, αλλά και στην ιδιομορφία του εδάφους όπου βρισκόταν το αρχαίο τέμενος, ένα βαθύ φαράγγι και ένα απότομο βραχώδες ύψωμα, όπου οι μεταγενέστερες επεμβάσεις και κυρίως η οικοδόμηση του μεσαιωνικού κάστρου επέφεραν μη αναστρέψιμες αλλοιώσεις.

 

Η αρχαία αίγλη, ωστόσο, του Τροφωνείου παρακίνησε ήδη από τον 18ο αι. διαφόρους ερευνητές στην αναζήτησή του. Πρώτος, το 1797, έφτασε στη Λιβαδειά και έκανε τις πρώτες έρευνες ο Γάλλος πρόξενος Φωβέλ, τον οποίο ακολούθησε αργότερα ο λόρδος Elgin. Αυτός θέλησε να πραγματοποιήσει ανασκαφές στην περιοχή προκειμένου να εντοπίσει το μαντείο και, για να μπορέσει να πείσει τους δημογέροντες του τόπου να του το επιτρέψουν, δώρισε στη Λιβαδειά ένα μεγάλο ρολόι, όπως αντίστοιχα έκανε και στην Αθήνα. Το ρολόι αυτό τοποθετήθηκε στη θέση του σημερινού ρολογιού, στον φράγκικο «Πύργο του Ρολογιού», σύμβολο της πόλης της Λιβαδειάς. Από το Τροφώνειο πέρασε το 1880, πηγαίνοντας στον Ορχομενό, ο Ε. Σλήμαν, ο οποίος γοητεύτηκε από τη φυσική ομορφιά του τοπίου του αρχαίου τεμένους, όπως συνάγεται από το χειρόγραφο της συζύγου του, Σοφίας, το οποίο φυλάσσεται σήμερα στη Γεννάδιο Βιβλιοθήκη των Αθηνών.

 

Η πρώτη συστηματική προσπάθεια ανασκαφικής έρευνας, περιορισμένης, ωστόσο, έκτασης και δοκιμαστικού μάλλον χαρακτήρα, έγινε το 1912 από τον Έφορο Αντώνιο Κεραμόπουλλο, ο οποίος ερεύνησε την περιοχή των πηγών της Έρκυνας, εκεί όπου διατηρούνται ακόμα στο βράχο διάφορα λαξεύματα για την τοποθέτηση αναθημάτων, καθώς και αυτή εσωτερικά του κάστρου, αλλά και πέριξ αυτού, χωρίς, ωστόσο, να βρει τίποτα. Το 1956, σε μικρή απόσταση βορείως της περιοχής όπου τοποθετείται το Τροφώνειο, ο Ιωάννης Θρεψιάδης ανέσκαψε οικοδομήματα της αρχαίας αγοράς της Λεβαδείας, και συγκεκριμένα τμήμα ρωμαϊκού λουτρού, τμήμα περιβόλου και τμήματα κτηρίων κλασικών και ελληνιστικών χρόνων, ένα από τα οποία ταυτίστηκε με το Μητρώο της πόλης, γνωστό από επιγραφές της.