Bauskas pils restaurācijas projektu izstrāde galvenokārt balstās uz arheoloģiskajos izrakumos iegūtajiem materiāliem.
Pirmie pētījumi Bauskas pilsdrupās aizsākās 19. gs. beigās toreizējā pils īpašnieka grāfa Paula Līvena vadībā. 1880. gadā no būvgružiem tika attīrīta pagalma daļa pie ziemeļu korpusa, kur atraka balkona un kāpņu pamatus, vairākus akmens kalumu fragmentus, pēc tam daļa no pilsdrupās atrastajiem artefaktiem – nonāca Kurzemes provinces muzejā Jelgavā.
Pateicoties Bauskas novadpētniecības un mākslas muzeja direktora L. Liepas iniciatīvai 20. gs. 60. gadu otrajā pusē, sākās pils telpu attīrīšana no būvgružiem un veikti arheoloģiskie pētījumi pie ziemeļu sienas. 70. gadu sākumā, uzsākot pils kompleksa hercogu rezidences daļas rekonstrukcijas darbus, no būvgružiem attīrīja vairākas ziemeļu un austrumu korpusa telpas, daļu jaunās pils pagalma bruģa. Tika atrasts liels skaits senlietu, akmens kalumu fragmentu, krāsns podiņu fragmentu un trauku lausku.
1976. gada pilī sākās izvērsti arheoloģiskie izrakumi, kas turpinājās līdz 1992. gadam. Sadarbībā ar Bauskas novadpētniecības un mākslas muzeju (vēlāk – ar 1990. gadā nodibināto Bauskas pils muzeju) izpēti veica vēstures doktors A. Caune. Kopš 1996. gada vairākas sezonas arheoloģiskie izrakumi notika Bauskas pils muzeja speciālista J. Grūbes vadībā. Izrakumi notikuši galvenokārt pils hercogu rezidences daļā, pils zemes nocietinājumos, kā arī pils ordeņa cietokšņa daļā.
Pētījumos noskaidrots, ka Bauskas pils vietā Mēmeles krastā agro metālu laikmetā (ap 1500.g. pr.Kr.) atradās nocietināta baltu apmetne. Izrakumos atsegta daļa no zemē iedziļinātas celtnes ar pavardu, atrastas kaula rotadatas un švīkātās keramikas trauku lauskas. Atrastas atsevišķas vēlā dzelzs laikmeta (10.–12. gs.) senlietas un zem austrumu korpusa atklāts kultūras slānis ar bezripas keramikas lauskām. Noskaidrota t.s. „vilku bedres” atrašanās vieta ordeņa pils vārtu priekšā. Izrakumos iegūts priekšstats par ordeņa pils austrumu priekšpili, izpētīta divtelpu piebūve pie austrumu aizsargsienas un konstrukciju paliekas pie dienvidu aizsargsienas. Izpētē precizēts pils hercogu rezidences daļas plānojums, pagalma bruģa uzbūve, balkona un kāpņu pamati, zemes nocietinājumu būvju apjomi un celtniecības laiks.
Pils teritorijā arheologi ieguva 3410 senlietas, vairāk nekā 16 tūkstošu krāsns podiņu fragmentus un ap 9 tūkstoši trauku lausku.
Atrasts vairāk nekā 300 monētu. Vairums no tām ir kaltas Rīgas un Livonijas monētu kaltuvēs 17. gs. vidū un otrajā pusē – Zviedrijas karaļu Kārļa X Gustava, Kārļa XI un karalienes Kristīnes valdīšanas gados. No Kurzemes hercogistē kaltajām monētām Bauskas pilī ir atrasti hercogu Gotharda un Jēkaba valdīšanas laikā kaltie šiliņi. Atrastas arī Livonijas ordeņa, Rīgas arhibīskapu, Tērbatas un Sāmsalas – Vīkas bīskapu, Rīgas brīvpilsētas, Polijas, Lietuvas, Zviedrijas 15.–17. gs. monētas, kā arī Nīderlandē 16.–17. gs. mijā kaltie dukāti.
Iegūtās senlietas pēc to lietošanas veida var iedalīt trīs grupās – priekšmeti, kas saistīti ar militārajiem konfliktiem (arbaleta „rieksts”, arbaleta bultu gali, lielgabalu fragmenti, lielgabalu lodes un granātas, muskešu un kramenīcu mehānismu daļas, krami, dzelzs un svina lodītes u.c.), būvmateriālu paraugi un arhitektūras detaļas (krāšņu podiņi, akmens kalumi, būvkalumi, logu rūtis, to ietvaru fragmenti, u.c.), darba rīki un iedzīves priekšmeti (dzirnakmeņi, kalti, vīles, naži, karotes, šaha figūra, dambretes kauliņš, mucu krāni, holandiešu pīpīšu galviņas un kātiņu fragmenti, u.c.). Vērtīgākās ir 15. gs. beigu – 18. gs. sākuma krāsns podiņu un 16. gs. beigu dekoratīvo akmens kalumu kolekcijas.
Bauskas pils 1976.–1982. gadu arheoloģisko izrakumu materiāli glabājas Latvijas Nacionālā vēstures muzeja Arheoloģijas departamentā. Vēlākos pētījumos atrastās senlietas, kā arī laika posmā līdz 1976. gadam iegūtie materiāli glabājas Bauskas pils muzejā.
