בחפירה ארכיאולוגית של רשות העתיקות נחשפו שרידי בית תפילה שומרוני ובית חווה חקלאית שפעלו בתקופה הביזנטית המאוחרת, ולא היו מוכרים עד כה.
בתקופה הביזנטית (המאה ה-4 לספירה), בתקופתו של בבא-רבה, הייתה בית שאן מרכז שומרוני חשוב. בהנהגתו, זכו השומרונים להיות אומה ריבונית המעצבת את גורלה. זאת, עד סוף ימיו של הקיסר יוסטיניאנוס, אז מרדו השומרונים נגד השלטון. המרד דוכא ותם קיומם של השומרונים כאומה.
לדברי ד"ר וליד אטרש ויעקב הראל, מנהלי החפירה, גילוי בית כנסת שומרוני נוסף בעורף החקלאי שמדרום לבית שאן, מעשיר את המידע הקיים על האוכלוסיה השומרונית בתקופה זו. "נראה שהמבנים שנחשפו במקום נבנו בשלהי המאה החמישית לספירה, והמשיכו להתקיים עד ערב הכיבוש המוסלמי בשנת 634 לספירה, אז נטשו השומרונים את המתחם. נראה שבית הכנסת שנחשף כעת תפס מקום חשוב בחיי החקלאים שגרו בסביבתו, ושימש כמרכז החיים הרוחניים, הדתיים והחברתיים".
החוקרים הוסיפו, כי המבנה שנחשף היה מורכב מאולם מלבני (8 על 5 מ'). חזית המבנה פונה לדרום מערב, לכיוון הר גריזים, המקודש לשומרונים. בקירות האולם הותקנו חמש גומחות מלבניות שבהן מוקמו ככל הנראה ספסלים מעץ. רצפת האולם הייתה עשויה פסיפס צבעוני, מעוטרת בדגם גיאומטרי, ובמרכזה הייתה כתובת ביוונית, שממנה נחשף קטע מהשורה האחרונה T[]OUTON NEWN ("זה המקדש").
לדעת ד"ר לאה דיסגני מהאוניברסיטה העברית בירושלים, שתרגמה את הכתובת - תוכנית המבנה, כיוונו ותוכן הכתובת, מתאימים לבית כנסת שומרוני.
סמוך לבית הכנסת נחשף גם בית חווה המשתרע על שטח העולה על 1,500 מ"ר. בית זה היה מורכב מחצר מרכזית שסביבה מחסנים, ובחלק הדרומי היו בית מגורים, אולם אירוח ומתקני תעשיה.
