Η Μεσημβρία ήταν κατά τον Ηρόδοτο η δυτικότερη από τις αποικίες που ίδρυσαν οι Έλληνες της Σαμοθράκης στα παράλια της Θράκης, «τα Σαμοθρηίκια τείχεα», στα τέλη του 7ου αιώνα π.Χ. Από τις συστηματικές ανασκαφές που άρχισαν το 1966 αποκαλύφθηκε ένα ολοκληρωμένο οικιστικό σύνολο. Το τείχος ορίζει μια έκταση 733 στρεμμάτων αλλά η ιδιαιτερότητα του οικισμού έγκειται σε ένα εσωτερικό τείχος που δημιουργεί μια σχεδόν τετράγωνη, περιτοιχισμένη συνοικία 243 περίπου στρεμμάτων στο ΝΔ του άκρο. Στη συνοικία με την ιπποδάμεια ρυμοτομία, με οικίες, με μαγαζιά ή εργαστήρια και με ένα ληνό, διακρίνονται τρεις φάσεις που χρονολογούνται το αργότερο από τον 5ο αιώνα π.Χ. φθάνοντας ως τον 3ο ή και τον 2ο αιώνα π.Χ. Στην ευρύτερη πόλη ανακαλύφθηκε ιερό της Δήμητρας. Από τα ευρήματα του ιερού εκπληκτικά είναι τα αφιερώματα στη θεά: πλήθος πλακίδια επίχρυσα, επάργυρα, χάλκινα, ακόμη και χρυσά και ασημένια, φέρουν σφυρήλατες λατρευτικές παραστάσεις. Εικονίζονται η Κυβέλη σε θρόνο, η Δήμητρα και η Κόρη, η μεγάλη θεά της Σαμοθράκης, δεόμενοι λατρευτές, μέρη του σώματος, κ.ά. Στα ευρήματα από τη Μεσημβρία συγκαταλέγονται ακέφαλος αρχαϊκός κούρος, θαυμάσια αγγεία του 5ου και του 4ου αιώνα και ένας παναθηναϊκός αμφορέας, νομίσματα από διάφορες πόλεις, περίτεχνα κτερίσματα. Στο νεκροταφείο που βρίσκεται έξω από την πόλη βρέθηκαν ταφές σε λίθινες και πήλινες σαρκοφάγους, κεραμοσκεπείς και κιβωτιόσχημοι τάφοι, εγχυτρισμοί, καύσεις και μεμονωμένες ελεύθερες ταφές. Ξεχωρίζει κυκλικός τύμβος με μια κεντρική ταφή και οκτώ άλλες γύρω του σε λεβητοειδή τεφροδόχα αγγεία και πίθους προϊστορικής εποχής, γεγονός που υποδεικνύει ότι η Μεσημβρία ιδρύθηκε πάνω σε θέση παλαιότερου θρακικού οικισμού.