A partir de la campaña de excavación del 2013 el Proyecto Tusculum enriqueció sus medios de conocimiento a través de la realización de prospecciones geofísicas regulares, tras la primera experiencia puntual realizada por la empresa Terra Nova Ltd. practicadas en el área monumental en marzo de 1997.
En colaboración con el Geotransfer Research Group del Departamento de Ciencias de la Terra de la Universidad de Zaragoza, se realizaron prospecciones geofísicas durante las campañas 2013-2014 y análisis paleomagnéticos en 2017. Las investigaciones se concentraron a lo largo de la meseta que se desarrolla al oeste del antiguo foro romano y en las terrazas al este y sur de la acrópolis. La selección de las áreas fue realizada teniendo en cuenta que se trataba de zonas previamente no afectadas por excavaciones arqueológicas, además de ser especialmente favorables a la aplicación de técnicas de levantamiento geofísico por su regularidad morfológica.
En 2015 se firmó un acuerdo de colaboración científica entre la EEHAR-CSIC y el Istituto per le Tecnologie Applicate ai Beni Culturali –hoy integrado en el Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale– del CNR, actualmente en vigor. Así, al tiempo que se realiza la campaña de excavación arqueológica cada año, también se realizan análisis geofísicos, integrando tres métodos distintos: el magnetométrico (en configuración diferencial), el georadar (o GPR, Ground Penetrating Radar) con dos antenas a distinta frecuencia (alta y baja frecuencia) y la tomografía eléctrica de resistividad (ERT). El método magnetométrico se ha utilizado para obtener una representación planimétrica de la distribución en el subsuelo de las estructuras (las que se caractericen por un evidente contraste de características magnéticas), con el objetivo de evaluar el potencial arqueológico del área. Con el georadar es posible obtener información sobre la localización en profundidad de las estructuras identificadas, sobre su recíproca correlación espacial en el volumen investigado y estimar sus dimensiones medias, tanto vertical como horizontalmente. Por su parte, la tomografía electrica de resistividad ha sido utilizada para investigar sectores más pequeños, seleccionados sobre la base de los resultados obtenidos con el método magnetométrico y con el georadar, con el objetivo de alcanzar mayor profundidad de análisis, a 1,5 – 2 m bajo el nivel del suelo.
Las prospecciones geofísicas han sido realizadas en varios sectores de la ciudad: en el foro de época romana, en la meseta que se extiende al oeste del área monumental, en el área del antiguo aparcamiento (área conocida como villa de Prastina Pacato), sobre la meseta que se encuentra detrás de la cavea del teatro y a lo largo de la vertiente nor-occidental de la acrópolis. Los resultados de dichas prospecciones geofísicas han aportado preciosas informaciones, que nos están ayudando a comprender mejor la estructura urbanística de la ciudad, tanto en época romana como medieval.
