Vào những năm đầu thế kỷ 20, trên những trang sách viết về Ngũ Hành Sơn của người Pháp, có cho biết sơ lược về một vài dấu tích đền tháp và di vật điêu khắc Chăm như cuốn “Ngũ Hành Sơn” (Les Montagnes de Marbre) của Albert Sallet, hay trên bản đồ khảo cổ học Chăm in năm 1908 của Henri Parmentier có ghi tên Tháp Ngũ Hành Sơn.

Hai đợt khai quật khảo cổ Di chỉ khảo cổ Nam Thổ Sơn (dưới chân núi Thổ Sơn) vào năm 2000 và 2018 cũng đã tìm thấy nhiều hiện vật vô cùng phong phú về loại hình và chất liệu, nhất là sự có mặt của các di vật có nguồn gốc từ nước ngoài, chứng minh nơi đây là khu vực cư trú, giao thương của người Champa trong giai đoạn thế kỷ VII-XI.

Hiện nay, Ngũ Hành Sơn còn lưu giữ được nhiều hiện vật văn hóa Champa có giá trị như: đài thờ phong cách nghệ thuật Đồng Dương ở trước sân chùa Linh Ứng, đài thờ phong cách nghệ thuật Đồng Dương ở hang Chiêm Thành thuộc động Tàng Chơn, đài thờ phong cách nghệ thuật Đồng Dương ở động Huyền Không, hai trụ cửa đá sa thạch ở trên đường lên chùa Tam Thai (đây có thể là những trụ cửa của một ngôi tháp Chăm đã bị đổ và được chuyển về vị trí hiện nay), bệ đá hình vuông mang phong cách Mỹ Sơn A1 ở sân chùa Linh Ứng, tượng linga-yoni ở động Tàng Chơn, các tượng hộ pháp ở động Tàng Chơn, tượng nữ thần Po Inư Nagar ở động Huyền Không, gạch Chăm lát nền động Huyền Không…

Những phát hiện khảo cổ học tại danh thắng Ngũ Hành Sơn đã mở ra một hướng nghiên cứu mới cho khảo cổ học Việt Nam nói chung và Đà Nẵng nói riêng, nó minh chứng rằng mảnh đất Đà Nẵng đã và đang lưu giữ nhiều dấu ấn của văn hóa Champa, đồng thời, phác thảo một cách rõ nét giai đoạn cường thịnh nhất của vương quốc Champa tại vùng đất này.