В 1861 г. на территории городища появился мужской православный монастырь. Монахи обосновались в центральной его части, к востоку и северо-востоку от херсонесской агоры, окружили свою усадьбу каменной стеной, построили ряд служб и гостиниц для приезжих, разбили сады, выкапывая ямы для деревьев прямо на памятниках. Русские археологи того времени понимали, какой вред приносит Херсонесу сооружение на его территории монастыря. И впоследствии, когда монастырь был уже построен, председатель Московского археологического общества графиня Прасковья Сергеевна Уварова обращалась к Николаю II с ходатайством о переносе монастыря для спасения древнего города. Но ходатайство было оставлено без внимания. И, более того, монастырскому руководству было поручено ведение раскопок. В мировой практике это не было новшеством. За несколько десятилетий до этого во французской колонии Алжире Карфаген начали раскапывать католические «белые монахи».
По мере сооружения рядом с монастырем большого собора Св. Владимира и планировки подходов к нему монастырские раскопки приобретают более целенаправленный характер, и ими уже руководят представители высшего духовенства. Целью раскопок становится отыскание «христианских древностей», которые предполагалось сосредоточить в «христианском музее» поблизости от собора.
С 1876 г. общий надзор за монастырскими раскопками осуществляется Одесским обществом истории и древностей. Из переписки президента общества Н. Мурзакевича с архимандритами и игуменами монастыря, а также из других документов видно, что в 70—80-х гг. расхищение памятников происходило в невиданных ранее масштабах. В нем участвовали не только монахи, но и строители собора, солдаты соседней с городищем воинской части и просто случайные лица, совершавшие пиратские набеги на Херсонес. Обеспокоенное этим «потоком и разграблением», монастырское начальство предписывало после общей молитвы перед началом работ чтение инструкции о бережном обращении с памятниками. Чтобы затруднить доступ на городище «любителям» древностей, предполагалось уничтожение тропинок со стороны моря.
К 1881 г. монастырские археологи открыли главную улицу, ведущую от сооружавшегося Владимирского собора на восток, к морскому берегу. Впервые на свет появилась часть города с фундаментами зданий и даже постаментами исчезнувших еще в древности статуй. Это увеличило интерес к Херсонесу со стороны столичных ученых и вызвало специальный царский рескрипт о сохранении руин христианского Херсонеса и поручении раскопок Императорской Археологической комиссии (1887). Высокопоставленные члены этой комиссии наезжали в Севастополь в качестве гостей и ревизоров, сами же раскопки были поручены местному жителю Карлу Казимировичу Косцюшко-Валюжиничу.Косцюшко-Валюжинич (1847—1907), могилевский дворянин польского происхождения, в истории раскопок Херсонеса занимает совершенно исключительное место. До того, как возглавить раскопки Херсонеса, он перепробовал много профессий, в том числе был редактором «Севастопольского листка». В какой-то мере его можно сравнить со Шлиманом. Он был самоучкой, фанатиком археологии, обладал исключительной энергией и настойчивостью. Но у Косцюшко-Валюжинича не было миллионов Шлимана и его коммерческих дарований. Археологическая комиссия отпускала очень ограниченные суммы, в начале его деятельности — всего 2 тысячи рублей в год. На эти деньги надо было оплачивать рабочих, сторожа, вывозить раскопанную землю, отправлять находки в Петербург.
Монастырское начальство обвиняло Косцюшко-Валюжинича в том, что, «будучи лицом инославного происхождения», он умышленно оскверняет христианские погребения.
Подобно тому, как Винкельман принял католичество, чтобы попасть в Рим, Косцюшко-Валюжинич, чтобы продолжать раскопки Херсонеса, перешел в православие. Но это мало что изменило. Жалобы монастырского начальства на его действия продолжались. И они могли бы иметь неожиданные последствия (во главе принимавшего жалобы Синода в те годы стоял К.П. Победоносцев), если бы не поддержка, какой пользовался археолог со стороны сановных членов Императорской археологической комиссии в Петербурге. Им удалось убедить царя, что раскопки Херсонеса — это слава империи и его царствования. В дневнике Николая II мы можем прочесть слова «милейший Валю…». Полного имени археолога царь никак не мог запомнить.
В письмах к своим покровителям Косцюшко-Валюжинич умело отводил обвинения монастырского начальства и разоблачал его интриги. Но Петербург был далек, а монахи рядом. Они делали все, чтобы отстранить Коснюшко-Валюжинича от раскопок. В минуту отчаяния Карл Казимирович писал: «Я так предан делу расследования Херсонеса и, как фанатик, так далеко зашел, что возврата нет. Для меня расстаться с Херсонесом все равно, что расстаться с жизнью».