La primera fase de la investigación arqueológica en el Palacio del Gobernador incluyó la exploración y la restauración con el fin de conocer aspectos relacionados con  el registro y diagnóstico, el análisis de los sistemas constructivos, la secuencia arquitectónica y cronológica del edificio.

Pero antes de la intervención arqueológica, con la experiencia acumulada y la observación de determinados rasgos encontrados en campo, nos llamó la atención el volumen del basamento arqueológico en donde se desplanta el edificio principal.  Esto nos llevó al empleo de tecnología moderna como el radar de penetración, que se empleó en la superficie y al costado poniente del Palacio del Gobernador en donde esta herramienta registró anomalías.

Despejamos la interrogante de tal modo que, durante la exploración en el remate del basamento, primero descubrimos un alineamiento de piedras careadas; la exploración gradual nos llevó a la liberación de una cornisa. Con estos rasgos, continuamos la excavación hasta encontrar un arco abovedado que se desplantó a partir de la superficie de la Gran Plataforma del Gobernador, que alcanzó una altura total de 7 m.

El arco abovedado se desplanta a partir de una entrada con un escalón que daba acceso al interior. En la parte media de la altura total tiene una moldura con dos hiladas de piedra,  “dos miembros”, en donde se desplanta la bóveda que remata en una piedra clave y junto con otras piedras integra una moldura de piezas delgadas y sobre ellas otra hilada de piedras careadas que rematan en la parte superior de la fachada y en conjunto integran la cornisa.

Toda la fachada es sencilla, es decir, no está decorada,  sino que está compuesta con piedras de recubrimiento con buen corte. Tanto la entrada como el interior de la bóveda estaban rellenos de piedras amorfas reafirmadas con mortero. A los costados, se desarrollan cuatro cuerpos escalonados con una angosta entrecalle, similar a lo que se ve en el basamento actual. Las subestructuras son una característica común de la arquitectura prehispánica, pues los mayas, de acuerdo con su cosmovisión, tenían la costumbre de construir sobre sus viejas edificaciones.

El hallazgo correspondiente al periodo Puuc Temprano (500-750 d.C.), sobre el que desplanta el Palacio del Gobernador, con un estilo denominado Uxmal Tardío, está fechado entre los años 900 al 950 d.C. Los dos arcos abovedados se ubican en el mismo eje y guardan las mismas proporciones.