Les sites d'habitat des VIe et Ve millénaires avant notre ère sont très rares, car profondément enfouis. Ce n'est donc qu'à l'occasion de grands travaux qu'il est possible de les découvrir. La mise au jour d'un site aussi ancien, au cœur de Marseille, de surcroît dans un quartier constamment occupé depuis des millénaires, constitue un véritable événement. Sa découverte fait surtout remonter l'histoire de Marseille à 6 000 ans avant notre ère, c'est à dire bien avant la création de la cité par les Phocéens.
Venus par voie maritime de Méditerranée orientale, des marins-paysans fondent une nouvelle civilisation dans le Midi de la France durant le VIe millénaire. Sur la colline Saint-Charles, les groupes néolithiques ont construit leurs habitations en briques crues ou en pains de terre modelée. La découverte d'une telle architecture de terre constitue un élément capital pour l'histoire de l'architecture de l'Ouest méditerranéen et une première en France. La perception des modes de vie et du savoir-faire des premiers paysans méridionaux s'en trouve transformée : on les savait agriculteurs et pasteurs, on les perçoit aujourd'hui comme des aménageurs et des bâtisseurs.

Le site livre aussi des vestiges de la période antique : la colline Saint-Charles se trouve alors hors les murs de la ville grecque fondée en 600 avant notre ère. La fouille offre l'occasion de connaître les abords immédiats de la cité phocéenne et notamment ses modes de mise en culture, comme l'implantation des premiers vignobles, si importants pour le commerce massaliote. Pas moins de trois niveaux de traces agraires liées à l'exploitation de la vigne à partir du ive siècle avant notre ère y ont été découverts.
Ce sont les plus anciens vignobles découverts en France.

L'équipe d'archéologues a d'abord exploré les niveaux correspondant aux périodes les plus récentes, dont le quartier moderne implanté à partir de 1669 après le grand agrandissement de Marseille. Alors que des fabriques de cire, des savonneries et des tanneries étaient recensées dans cet îlot, une première surprise attendait les fouilleurs : une manufacture royale de soufre et de salpêtre. Installée dès la fin du XVIIe siècle, elle alimentait les poudrières de France pour fabriquer les munitions de l'armée. Bien que cet ensemble ait fermé ses portes en 1923, les éléments d'identification en sont déjà rares et les archéologues ont du s'aider d'archives pour aller plus loin dans la reconnaissance des différents espaces de travail.