Découvert dans les années 1970, le site fait l’objet de fouilles d’urgence de 1985 à 2000. Elles ont permis de dégager une partie d’un vaste établissement antique occupé du début de notre ère au début du Ve siècle au moins. Des tombes attestent une réoccupation partielle des bâtiments au haut Moyen Age (VIIe siècle).
A sa plus grande extension, dans la première moitié du IIIe siècle, la demeure du propriétaire présente trois bâtiments indépendants formant un plan en « L », long de 160 m pour une largeur de 20 m. Reliés par un long portique de façade à arcatures et colonnades, ils ouvrent sur les jardins. Dans le bâtiment nord, destiné à l’accueil des hôtes, la grande salle de réception est ornée de la mosaïque de la venatio, chasse organisée dans l’amphithéâtre où s’affrontaient hommes et animaux. Le bâtiment central abrite vraisemblablement les appartements du maître des lieux. Son bureau (tablinum) était orné d’une seconde mosaïque, dite de Bacchus et Ariane, inspirée par la mythologie antique. Le bâtiment sud est réservé à la domesticité ; au centre de l’édifice se développe une vaste cuisine équipée d’une batterie de foyers en terre cuite. A l’arrière du bâtiment sud d’élève un grenier.
Cours et jardins suivent la tripartition des édifices : au nord, un jardin d’agrément partiellement exploré ; au centre, un second jardin ornemental, peut-être réservé au propriétaire et à ses proches ; au sud, une vaste cour vraisemblablement à fonction utilitaire abritant un potager planté d’arbres fruitiers.
La richesse et l’excellent état de conservation des vestiges ont justifié la réalisation d’un musée de site. Le Musée romain de Vallon, inauguré en 2000, s’élève au-dessus des édifices antiques dont il conserve l’orientation, ouvrant deux grandes « fenêtres » sur les mosaïques.