Gruesas capas de ceniza cubrieron dos ciudades situadas en la base de la montaña, y sus nombres y localizaciones fueron olvidados. Herculano fue redescubierta en 1738, y Pompeya en 1748.
Intervino como patrono y visitante frecuente de los trabajos, el Rey Carlos VII de Nápoles, mucho más conocido como Carlos III de España entre 1759 y 1788 en que muere en Madrid. Este Rey siguió también y patrocinó expediciones arqueológicas hispanas en Yucatán, sobre restos de pirámides mayas, hoy conocidísimas.
Fue ingeniero director de los trabajos de Pompeya y Herculano el aragonés Roque Joaquín de Alcubierre y colector y mantenedor de muchas esculturas encontradas durante una treintena de años, hoy preservadas en Madrid, Roma y Nápoles.
Desde entonces, ambas villas han sido excavadas revelando numerosos edificios intactos, así como pinturas murales. Realmente el descubrimiento tuvo lugar en el año 1550, cuando el arquitecto Fontana estaba excavando un nuevo curso para el río Sarno. Pero hubo que esperar 150 años antes de que se iniciara una campaña para desenterrar las ciudades. Hasta esa fecha, se asumía que Pompeya y Herculano se habían perdido para siempre.
Se ha sostenido la teoría (sin demostrar) de que Fontana, inicialmente encontró algunos de los famosos frescos eróticos, y debido a la estricta moral reinante en su época los enterró de nuevo en un intento de censura arqueológica. Excavadores posteriores plasmaron en sus informes que los lugares en los que estaban trabajando habían sido desenterrados y enterrados de nuevo con anterioridad.
El foro, los baños, muchas casas y algunas villas permanecieron en un sorprendente buen estado de conservación. Un hotel de 1000 m² fue descubierto a escasa distancia de la ciudad, y hoy en día se le conoce como "Gran Hotel Murecino". 
Pompeya es la única ciudad antigua de la que se conoce de forma precisa su estructura topográfica, sin modificaciones posteriores. No estaba distribuida en un plano regular como solía ocurrir con las ciudades romanas, debido a la irregularidad del terreno. Pero sus calles eran rectas y formaban una rejilla al más puro estilo romano, con su cardo y su decumano. Estaban pavimentadas con piedras poligonales y había casas y comercios a ambos lados.
La ciudad ofrece un cuadro de la vida romana durante el siglo I. El momento "inmortalizado" por la erupción evidencia literalmente hasta el mínimo detalle de la vida cotidiana. Por ejemplo, en el suelo de una de las casas (la de Sirico), una famosa inscripción Salve, lucrumnumus significa moneda). En otras casas abundan los detalles sobre diversos oficios, como los trabajadores de la lavandería (fullones). "Pintadas" grabadas en las paredes son muestras del latín empleado en la calle.
En el año de la erupción, se calcula que la población de Pompeya era de unas 20.000 personas. La ciudad estaba situada en una zona donde abundaban las villas vacacionales, y contaba con numerosos servicios: el macellum (gran mercado de alimentos), el pistrinum (molino), los thermopolia (una especie de taberna que servía bebidas frías y calientes), las cauponae (pequeños restaurantes) y un anfiteatro. ("Bienvenido, dinero"), quizás con intención humorística, nos muestra una sociedad comercial perteneciente a dos socios, Sirico y Numiano (aunque este último bien podría ser un apodo, ya que 
En 2002 un importante descubrimiento en la desembocadura del río Sarno reveló que en el puerto también había viviendas, muchas de ellas palafitos con un sistema de canales que sugieren una cierta similitud con Venecia.
