Первое обследование городища провёл в 1910 году Г. П. Сосновский. В 1948 году И. И. Ляпушкин собрал здесь керамику, заметно отличающуюся от материалов других поселений региона[2].
Во время исследований городища найдены отдельные фрагменты сосудов бронзового века, материалы скифо-сарматского времени и раннего Средневековья. Часть обнаруженной керамики отнесена к лесостепной скифоидной культуре и датирована не позднее IV—III веков до н. э. Значительная часть находок датируется I веком до н. э. — I веком н. э. (позднескифская археологическая культура). Одно из захоронений на площадке городища определено как позднесарматское I—II веков[4]. Также здесь встречены колочинские материалы[5].
Все исследованные жилые и хозяйственные объекты отнесены к волынцевскому горизонту[1], датированному серединой VIII — началом IX века[3]. Помимо землянок славянского типа, здесь встречаются юртообразные жилища, связанные с алано-болгарским населением и салтово-маяцкой культурой[6]. Некоторые исследователи считают Битицкое городище одним из центров славянского населения Хазарского каганата, где стоял военный гарнизон хазарского наместника[7][8][9]. В пользу такого предположения свидетельствуют находки оружия: сабли салтовского типа (палаши), кистени, булавы, наконечники копий и стрел, боевые топоры, конская сбруя.
Предположительно, Битицкое городище являлось одним из центров производства круговой керамики волынцевского типа[10]. По масштабу своего влияния Битицкое городище сопоставляется с Киевом[11]. В VIII веке Битицкое городище заняло в Среднем Поднепровье место потестарно-экономической «столицы», такое же, которое Пастырское городище занимало среди памятников пеньковской культуры на рубеже VII—VIII веков[12].
Не позднее первой четверти IX века Битицкое городище было разрушено в ходе внешней агрессии, свидетельством чему служат следы пожара на всей площади памятника и незахороненные останки погибших, найденные в жилищах. Выдвигаются различные гипотезы о причинах разгрома: «гражданская война», вызванная принятием иудаизма хазарским беком; восстание местного населения, изгнавшего «иноплеменную верхушку»; нападение мадьяр или руси[13]. Последняя версия подкрепляется находками наконечников стрел «гнёздовского» типа и топора с щекавицами[14], однако А. С. Щавелёв и А. А. Фетисов указывают на кочевническое происхождение найденных стрел[15]. Проникновение руси в IX веке на территории, подчинённые Хазарскому каганату, археологическими данными не подтверждается[16].
Юренко С. П., Сухобоков О. В. О погребальной обрядности носителей памятников волынцевской культуры (по материалам Битицкого городища) // Археология и история Юго-Востока Руси. — Воронеж: ВГУ, 1993. — С. 40—43.
Комар А. В.Поляне и северяне // Древнейшие государства Восточной Европы: 2010 год. Предпосылки и пути образования Древнерусского государства. — М.: Ун-т Дмитрия Пожарского, 2012. — С. 128—191.
