Gásarannsóknin hófst sumarið 2001 með nákvæmri uppmælingu allra minja sem sjást þar á yfirborði.  Afraksturinn var þrívíddarkort sem sýnir nákvæmlega allar rústir og ójöfnur á yfirborði.  Aðalrústasvæðið er alls um 180 m langt og 70 m breitt.  Auk kortlagningar voru nokkrir gamlir prufuskurðir opnaðir að nýju, sumir frá uppgrefti Daniels Bruun árið 1907 en aðrir frá 1986.  Mannvistarlög í skurðunum voru kortlögð að nýju.  Með þessu móti mátti fá góða hugmynd um legu rústanna og varðveislu mannvistarlaga auk þess sem gjóskulög, sem fornleifafræðingar nota til að aldursgreina minjar, voru kortlögð.  Með þessum rannsóknum var lagður grunnur að frekari fornleifauppgrefti á Gásum.

Uppgröftur hófst af fullum krafti sumarið 2002.  Strax í upphafi var ljóst að grafarar þyrftu að setja sér raunhæf markmið, enda um gríðarlega flókinn minjastað að ræða þar sem mannvirki höfðu verið reist ár eftir ár, hvert ofan í annað og því mannvistarlög þykkari og flóknari en víðast hvar.  Grafnar voru upp 10 sundurgreinanlegar vistarverur sem tilheyrðu a.m.k. fjórum tímaskeiðum.  Víða sáust leifar eldstæða og er talið að brennisteinn hafi verið hreinsaður í einu þeirra.  Sú spurning hafði áður vaknað hvort minjar kynnu að vera á sjávarbotni fyrir framan Gáseyri þar sem ætla má að hafi verið skipalægi.  Til að ganga úr skugga um þetta komu tveir kafarar frá sjávarfornleifafræðideild danska þjóðminjasafnsins.  Sjávarbotninn var kannaður, tekin úr honum sýni og borað niður með jarðvegsbor.  Engar vísbendingar fundust um fornleifar þar og er líklegt að þær hafi eyðst vegna strauma og árframburðar, en ósar Hörgár eru skammt norðaustan við Gáseyri. 

Margar byggingar til viðbótar voru grafnar upp sumarið 2003 og var nú rannsóknarsvæðið alls um 600 fermetrar að stærð.  Flestar byggingarnar voru taldar vera frá fjórtándu öld og hugsanlega upphafi þeirrar fimmtándu.  Flestar búðirnar eru fremur niðurgrafnar en uppbyggðar og gerir þetta uppgröftinn enn flóknari en ella, enda hafa eldri minjar eyðilagst þegar nýjar búðir voru grafnar niður í þær sem fyrir voru.  Sumar reyndust flóknar og samanstóðu af nokkrum samtengdum rýmum en aðrar virtust einfaldari að gerð.  Víða fundust leifar eldstæða og upphlaðinna rúmbálka meðfram veggjum.  Könnunarskurðir voru grafnir í þrjár tóftir sem eru utan við aðalrústasvæðið á Gásum.  Tilgangurinn var að kanna aldur þeirra og gerð og hvort þær tengdust hugsanlega verslunarstaðnum.  Svo reyndist ekki vera og er líklegra að um sé að ræða mannvirki sem tengjast búskap á Gásabænum sem er töluvert sunnar en rústasvæðið.

Sumarið 2004 var byrjað að grafa í kirkjurúst og kirkjugarð á Gásum en nánari umfjöllun um þann hluta verksins má sjá hér til hliðar undir liðnum "kirkjan".  Haldið var áfram að grafa í hinar geysiflóknu búðaleifar sem flestar eru taldar frá síðari hluta 14. aldar.  Flestar búðanna báru þess greinileg merki að hafa einungis verið notaðar skamman tíma í senn en verið endurbyggðar þess á milli.  Því fannst mikill fjöldi þunnra gólflaga og jafnframt mörg eldstæði.  Reiknað er með að uppgraftarsvæðið verði stækkað um 20 m til vesturs sumarið 2005.

Gríðarlegur fjöldi keramikbrota hefur verið verið grafinn upp á Gásum og eru þau u.þ.b. 10% af öllu því keramiki frá miðöldum sem grafið hefur verið upp á Íslandi.  Brotin eru frá 13.-15. öld, flest frá  Rínarlöndum, austurhluta Englands og Hollandi.