Utgrävningar på platsen påbörjades under John L. Caskey 1952, vars insatser inledde publikationsserien om bronsålderns Lerna, Lerna I-V, som inspirerade många andra publikationer.
Lerna beboddes under neolitisk tid, så tidigt som under det femte årtusendet före Kristus, och övergavs sedan för en tid innan sekvensen av ockupation från tidig bronsålder (helladisk period till och med mykenska). Tekniker för flintavverkning på platsen med importerad obsidian och chert vittnar om kulturell kontinuitet under denna långa tidsperiod, med minskad tillgång på obsidian från Melos som vittnar om minskad långdistanshandel i slutet av den tidiga Helladiska III, vilket motsvarar Lerna IV.
Lerna har en av Greklands största förhistoriska tumuli, som ackumulerades under en lång neolitisk ockupation; sedan jämnades dess krön ut och utvidgades – som vid tidig-helladiska Eutresis och Orchomenus – i en ny bosättning: detta lager, som kallas Lerna III i platsens stratigrafi, motsvarar tidig-helladisk II vid andra platser. Lerna III saknar tecken på kontinuitet med den tidigare ockupationen; det är platsen för ett tvåvåningspalats eller administrativt centrum som kallas House of the Tiles, på grund av de terrakottaplattor som täckte dess tak (ett tidigt exempel på tegeltak). Detta starkt befästa maktcentrum härstammar från den tidiga bronsålderskulturen som kallas tidig helladisk kultur, ca 2500 – 2200 f.Kr. Även om man har identifierat fem olika stadier av ockupation i Lerna, byggdes inte ”Tegelhusets” plats upp igen efter att det förstörts av en brand, vare sig av respekt eller rädsla, förrän i slutet av den mellersta helladiska perioden, då schaktgravar grävdes ut i tumulus av ”Tegelhusets” hus, vilket tyder på att betydelsen av monumentet hade glömts bort. Lerna användes som kyrkogård under den mykenska eran, men övergavs omkring 1250 f.Kr.
Keramik från Lerna III innefattar de stämpelkärl med pipa som arkeologerna kallar ”såsbåtar”, med ränder som sveper uppåt till en böjd pipa, samt skålar med inåtgående ränder, både med platt botten och med ringbottnar, och breda fat, ibland med glaserade ränder, mer behagliga för drickarens läppar. Krukor och hydria har svällande kurvor. Målad dekoration är sparsam; stämplad försegling bildar dekorativa mönster på vissa föremål, eller så har rullade, ristade cylindrar använts för att skapa bandmönster. Anmärkningsvärt nog har bandmönster gjorda med samma sigill hittats i Lerna, Tiryns och Zygouries. Bränningen av kakelhuset innebar ett avgörande slut på den tredje perioden i Lerna; en låg rund tumulus markerade dess ostörda, till synes heliga plats.
Lerna IV (tidig helladisk III) markerade en nystart, inte som ett befäst säte för den centrala makten den här gången, utan som en liten stad med hus med två och tre rum med väggar av rått tegel som stod på stenfundament; flera av husen hade en central, cirkelformad härd. Smala gränder skiljde husen åt. Ett stort överflöd av oinklädda gropar (bothroi) var karakteristiskt för denna fas: så småningom fylldes de med avfall, ben, krukskärvor och till och med hela krukor. Keramiken, som tydligt skiljer sig från Lerna III, visar en rad nya former, och de första tecknen – regelbundna spiralformade rännor i bottnarna och parallella inskurna linjer – som visar på den ökande användningen av keramikskivan. Målad linjär dekoration i mörk glasyr på den ljusa kroppen är karakteristisk för Lerna IV. Caskey identifierade tidiga exempel på det gods som i medelhelladiska sammanhang skulle kännas igen som Minyangods och, bland de få exemplen på importerad keramik, en bevingad kruka som är karakteristisk för Troja, kanske Troja IV.
Lerna V är kontinuerlig med den föregående fasen, som till stor del kännetecknas av nya stilar i keramik med den plötsliga, fredliga introduktionen av mattmålat keramik, den tjockslitna argiviska versionen av grått Minyan-keramik, och en kraftig ökning av typerna av importerad keramik, som kommer från Cykladerna och Kreta (medelminoisk IA). En ny sedvänja att begrava de döda i utgrävningar i husen eller mellan husen är allmänt förekommande under perioden.
Moderna geologiska tekniker som kärnborrning har identifierat platsen för den försvunna heliga Lerna-sjön, som var en sötvattenlagun, åtskild genom barriärdyner från Egeiska havet. Under den tidiga bronsåldern hade sjön Lerna en uppskattad diameter på 4,7 km. Avskogningen ökade slamavlagringarna och sjön blev ett malariasumpskog, vars sista rester dränerades på 1800-talet.