Les premières fouilles archéologiques ont eu lieu en 1797 et ont servi à déterminer la véritable rivière Sainte-Croix et mettre ainsi fin aux disputes entre les États-Unis et l'Angleterre au sujet de l'établissement de la frontière entre les colonies anglaises et les États-Unis. Lors de sa visite de l'île de Docea, Robert Pagnan a découvert quatre tas de ruines. En y creusant, il a trouvé divers objets : des pierres dans un mortier de terre argileuse, des morceaux de charbon de bois, des briques et un broc fait en pierre. D'autres ruines ont été mises au jour ainsi que divers objets fabriqués en céramique et en métal. Afin de déterminer la provenance de ces ruines et de ces objets, Pagan a invité Thomas Wright à venir visiter l'île. Ce dernier a affirmé que les ruines étaient les fondations d'un bâtiment mesurant six mètres par 20 mètres qui aurait servi d'entrepôt. Quatre cheminées de briques et/ou de pierres, qui auraient probablement été construites par les colons français venus passer l'hiver 1604-1605 à l'île Sainte-Croix, ont été découvertes.

Puis, au milieu des années 1800, des ouvriers de la carrière de sable ont déterré cinq petits boulets de canon qui ont été associés à la colonie française de 1604. Les ruines de l'habitation découvertes au siècle précédent étaient toujours très visibles et les autorités locales ont longtemps soupçonné que plusieurs visiteurs auraient rapporté avec eux des briques qui sortaient du sol.

Mais c'est au cours des années 1950, 1960 et 1970 que les découvertes et les recherches archéologiques se sont multipliées. De nombreuses recherches ont été effectuées afin de recenser toutes les ressources historiques de l'île : les ressources archéologiques datant de la période de la colonie de 1604-1605, celles laissées par les visites faites par les Amérindiens ainsi que les ruines du phare. Des fouilles archéologiques ont également eu lieu de 1968 à 1969 afin d'en apprendre davantage sur les autochtones et les premiers colons européens.

Finalement, en 1976, deux projets ont été entrepris sur l'île par des archéologues. Le premier visait à étudier les pièces archéologiques reliées à l'industrie du plâtre et du granite. Les diverses ressources telles que lieux, structures et aménagements ont été recensées. Les secondes fouilles archéologiques ont permis de découvrir des objets et des emplacements importants :

• Le cimetière où les colons français morts au cours de l'hiver 1604-05 ont été enterrés.
• Les ruines de la colonie française de 1604 : une partie de la maison de Pierre Dugua de Mons et les fondations de l'entrepôt.
• Des preuves, datant de plus de 3 000 ans, que les Amérindiens ont habité la région : bifaces et outils de pierre taillée, fragments de pierre, autres outils de pierre, fragments de céramique, etc.
• Des fragments d'objets reliés aux activités de la pêche et de la ferme ainsi qu'au phare construit au XIXe siècle.

Cette collection d'artéfacts découverts sur l'île Sainte-Croix est conservée par la Division de la gestion des ressources du Parc national de l'Acadie située dans l'État du Maine. Elle est principalement composée de briques fauves d'origine européenne, d'un grand nombre de clous faits à la main, des épauffrures provenant d'environ trente vases de grès, des débris d'une multitude d'habitations, des constructions ainsi que des objets de marchandage tels que des têtes de hache, des boucles, des peignes en bois, des cuillères, des billes de verre et des balles de mousquet.