С чего же начать раскопки древнего городища, где копать? Леонтьеву было совершенно ясно, что даже с сотней рабочих невозможно раскопать всю площадь древнего города, составлявшую более 10 тыс. квадратных саженей. Он предположил, что наиболее богатая, лучшая часть города была обращена к реке и к морю и первой открывалась взору путешественника, подъезжавшего к Танаису на корабле. Поэтому Леонтьев начал с исследования приречной южной и юго-западной части городища. Согласно археологической практике того времени, он вел раскопки длинными и узкими траншеями или канавами, изрезавшими облюбованный участок во многих направлениях. Затем такие же канавы были проложены и в других местах городища; кое-где траншеи расширялись, и образовывалась довольно большая площадь раскопок.
Первые дни раскопок принесли Павлу Михайловичу глубокое разочарование. В траншеях все время попадались остатки каких-то стен, небрежно сложенных из необработанных камней, рабочие то и дело выбрасывали из глубины канав на поверхность черепки древних амфор, каменные грузила, куски обожженной глины. Все это свидетельствовало о существовавшей здесь некогда жизни. Но где же прекрасные, сложенные из тщательно отесанных и пригнанных друг к другу камней постройки древних греков? Где обломки мраморных колонн, карнизов, статуй, встречающихся обычно при раскопках античных городов? Где, наконец, осколки чудесных расписных ваз, покрытых блестящим черным лаком и украшенных изящными рисунками, столь характерных для греческой культуры? Ничего этого не попадалось, и Леонтьев уже начал сомневаться в том, что он раскапывает древний Танаис. Но неожиданно были встречены первые надписи, первые находки, порадовавшие сердце молодого исследователя.
Одна из найденных П. М. Леонтьевым танаисских надписей
Надписи были составлены на древнегреческом языке и высечены на каменных или мраморных плитах; правда, плиты оказались разбитыми и многих кусков недоставало. Однако Леонтьев недаром являлся специалистом по древностям: он прекрасно знал греческий язык, и для него не составляло большого труда по обрывкам надписей восстановить весь текст. Одна из надписей говорила о сооружении в царствование царя Котия III городских ворот, в других надписях упоминалось о восстановлении обветшавших оборонительных стен, башен и других построек. В каждой надписи указывалось, в каком году, при каком боспорском царе, при каких танаисских чиновниках и на чьи средства производилась постройка. Когда-то эти надписи были вделаны в стены восстановленных сооружений, чтобы современники и потомки могли узнать, чьими стараниями был отстроен город. Теперь разбитые плиты с надписями лежали в развалинах тех построек, к которым они относились.
Несколько таких плит было найдено на Недвиговском городище еще раньше, до раскопок Леонтьева, при добыче местными крестьянами камня из древних построек. И в тех надписях также упоминались город Танаис и его жители танаиты. Но оставалось еще сомнение: не были ли эти плиты привезены откуда-нибудь на Недвиговское городище. Теперь же, когда надпись о сооружении городских ворот была найдена в том месте, где в древности существовал въезд в город, а надписи о восстановлении башен - в развалинах этих самых башен, уже не могло быть сомнения: все надписи, упоминающие Танаис, относятся именно к этому городищу, которое и представляет собою руины древнего Танаиса. Таков был первый вывод, сделанный Леонтьевым на основании раскопок. Так была подтверждена догадка, высказанная еще Стемпковским, и оправдались его надежды, что раскопки откроют тайну местонахождения древнего города.
Каков же был этот город? С удивлением перебирал Павел Михайлович сделанные при раскопках находки. Обломки греческих амфор встречались в огромных количествах, найдена была и дюжина совершенно целых амфор, но предметов эллинского искусства, дорогой художественной греческой посуды, ювелирных изделий почти совсем не было. Зато сколько попадалось обломков грубых горшков, кое-как вылепленных от руки, без гончарного круга, из плохо приготовленной черной глины и плохо обожженных! Неужели же можно приписать эти неумело изготовленные горшки грекам, тем грекам, которые прославились своим гончарным мастерством, чьи изумительные расписные вазы До сих пор поражают посетителей музеев непревзойденным изяществом, тонкостью и красотой? А открытые раскопками постройки! «Уже одна кладка стен из необтесанных камней и чрезвычайно небрежная вполне убеждает, что тот Танаис, развалины которого мы имеем в Недвиговском городище, не только не есть греческий город хорошего времени, но и вообще не есть чисто греческий город. Греки никогда, ни даже в византийское время, не строили так дурно...» (П. М. Леонтьев. Археологические разыскания на месте древнего Танаиса и в его окрестностях. - Сборник «Пропилеи», т. IV. М., 1854, стр. 416 )- писал впоследствии Леонтьев. Первые раскопки подсказали их автору совершенно правильный вывод о смешанном характере культуры Танаиса, вывод, который был потом блестяще подтвержден всеми позднейшими исследователями.