La prima indagine venne condotta presso la prima arcata sinistra del ponte Sisto; nell'ottobre del 1878 fu delimitata un'area lunga 20 metri e larga 16 da cui venne deviata l'acqua del fiume. Si potè, quindi, procedere ad un attento sterro all'asciutto, che non tardò a dare preziose testimonianze archeologiche. Innazi tutto si rinvennero la strutture crollate delle cornici di travertino di una delle arcuazioni dell'antico porto di Valentiniano abbattuto nel 782 d.C, associate ai resti dell'arco trionfale eretto presso la riva sinistra. Pur nella limitatezza dell' area di scavo, si poterono recuperare anche alcune preziose parti di grandi statue bronzee pertinenti ai gruppi che dovevano sormontare l'arco trionfale. Di particolare importanza è la testa con diadema raffigurante l'imperatore Valentiniano e i resti di una statua frammentaria di togato in bronzo dorato. Con l'occasione vennero recuperati altri reperti di bronzo raffiguranti un braccio, un piede con calzare e un'ala di Vittoria. Oggetti recentemente restaurati e conservati presso il Museo Nazionale Romano.

Il secondo intervento di recupero realizzato nel 1885 in occasione dell'inizio della costruzione del moderno ponte Garibaldi. A circa 90 metri a monte dell'isola Tiberina, durante i lavori di costruzione dei pilone centrale del nuovo ponte fu scoperta una pregevole statua in bronzo raffigurante Bacco giovane, conficcata nel limo sabbioso a testa in giù a 5 metri al disotto del letto del fiume. Oltre la statua si scoprì una pantera in bronzo dorato a sbalzo del diametro di circa 60 centimetri e "poi la solita prodigiosa quantità di piccoli oggetti, dalle usuali monete del secolo settimo di Roma, alle medaglie di devozione coniate sotto Gregorio XVI e Pio IX". Tra il 1881 e il 1890 durante i lavori lungo le rive e in alveo vennero raccolti circa 500 ex voto, in terracotta provenienti in gran parte dalle favissae dei santuari dell'isola Tiberina, i più antichi dei quali sono datati tra il IV e il II secolo a.C.