Дослідження комплексу пам’яток на території Великого городища, в тому числі фортеці Тягинь були розпочаті Південною Середньовічною експедицією Інституту археології Національної Академії наук України у 2016 році і продовжувалися щорічно до 2021 р. включно. За цей час була обстежена площа острова Велике городище, яке оточено річкою Тягинка. Воно включає комплекс пам’яток різних хронологічних періодів доби бронзи, до пізнього середньовіччя-раннього модерну. Наприкінці XIII – до 60-70 рр. – XIV ст. тут на Великому городищі було розташоване одне з найбільших міст Улусу Джучі Монгольської імперії. З кінця XIV – на початку XV ст. за часів Великого Литовського князя Вітовта тут була побудована кам’яна фортеця замкового типу.
Історія дослідження археологічних пам’яток на території городища пов’язана з ім’ям відомого вченого, засновника Херсонського історичного музею В.І. Гошкевича, який у 1914 р. провів комплексні обстеження та розкопки на території Великого городища. Основні зусилля були спрямовані на розкопки фортеці Тягинь, яка розташована на південно-західній частині городища. Він репрезентував топографічний план острова, ним зроблена спроба скласти план фортеці Тягинь, проведені розкопки її східної частини, виявлені залишки валу та рову, укріплень у формі трикутнику, виявлена система контрфорсів, досліджені залишки донжону, побудованого з каменю – місцевого вапняку. В.І.Гошкевич вважав фортецю литовським замком та митницею і ототожнював її з одним пунктів фортифікацій, побудованих Великим Литовським князем Вітовтом на початку XV ст. На відстані понад 1 км на північний схід від фортеці він розкопав 12 насипів курганного могильника, у якому були знайдені поховання 15 чоловіків. Могильник синхронний матеріалам фортеці. Матеріали його досліджень увійшли до колекції Херсонського обласного краєзнавчого музею.
Подальші археологічні роботи різного плану на території Великого городища та фортеці Тягинь, зокрема, були здійснені іншими дослідниками (С.О.Секретним (1936 р.), М.І.Оленковською (Абікуловою) та М.П.Оленковським (1977 р.), В.Б. Пиворович (2000-ні роки), С.Б.Бахматовим (1992-1993 рр.), В.Є.Іллінським (2009-2010 рр.), Д.Кобалією (2018 р.).
Дослідження Південної середньовічної експедиції ІА НАН України (кер. д.і.н. С.О.Біляєва), які тривали у 2016-2021 рр., підтвердили висновки В.І.Гошкевича щодо датування та належності фортеці до Великого князівства Литовського, Руського і Жемайтійського часів князя Вітовта. Проте завдяки дослідженням, проведеним О.В.Чубенко та М.М.Ієвлевим були зроблені висновки, що В.І.Гошкевичем була відкрита лише східна частина фортеці. За допомогою квадрокоптеру була встановлена її західна частина, отриманий повний план фортеці, яка належала до трикутного константинопольського типу планування. Були визначені розміри фортеці. Завдяки проведеним роботам О.В.Манігдою та О.В.Грабовською отриманий топографічний план фортеці та створена модель рельєфу пам’ятки. У процесі розкопок встановлено, що фортеця Тягинь належить до кам’яних споруд замкової фортифікації, характерної для загальноєвропейського типу фортець XIV-XVI ст. Її площа складає 0,73 гектара. Товщина стін фортеці 0,8-1,2м. На південно-східному кутку відкрити залишки вартової багатоярусної вежі, поверхи якої підтримували міцні дерев’яні стовпи. На ворогів чекала бомбарда генуезького типу з кам’яними ядрами. Під час розкопок були знайдені і фрагменти дула бомбарди, які знаходились на дерев’яному помості першого поверху вежі, і вапнякове ядро.
Надзвичайний інтерес викликає комплекс артефактів, який презентує яскраву синкретичну культуру Південної України, до якої входили елементи культури Заходу і Сходу: Литви, Польщі, італійської Генуї, кримських татар, Османської імперії. Представники Великого князівства Литовського залишили тут свою геральдичну ознаку, про що свідчить різьблення на вапняковій плиті, яка, можливо прикрашала парадний вхід до великого кам’яного будинку у внутрішньому дворі фортеці неподалік від вартової вежі. Функціонування митниці за присутності литовських купців чи митників засвідчують хрестоподібні накладки з бронзи та заліза на шкіряні торби, аналогії яким відомі на пам’ятках Литви. Про торговельні зв’язки з Польщею вже в першій половині XV ст. свідчать монети короля Владислава Варненчика з Кракова. Генуезька лінія відносин відмічена артилерійською зброєю і татарськими монетами з контрамаркою Кримської генуезької Кафи. Про жваві зв’язки з Кримом, де плекали своє продовження традиції кераміки сграфіто Візантії та виникали нові риси у кераміці кримськотатарського та раннього османського Криму, свідчать чисельні зразки посуду, зокрема парадного, прикрашеного золоченням, різнобарвною поливою та вишуканим декором.
Наступні сторінки історії Тягині, боротьбу Литви та Кримського ханства за спадщину Північного Причорномор’я та, можливо, перші сторінки історії українських козацьких гетьманів, проявилися у надзвичайно рідкісній знахідці – залізній булаві кінця XV ст. А подальше утвердження та зміцнення Кримського ханства та його торговельних стосунків засвідчено чисельними знахідками переважно срібних монет з тамгою Менглі Гірея.