Toutes les périodes historiques ont été rencontrées sur le site, avec une évolution quasi continue entre la fin de la période protohistorique et la seconde moitié du XXe siècle. L'état de conservation des vestiges les plus anciens n'est pas bon. Ils sont très largement perturbés par les aménagements médiévaux, modernes et industriels. Les traces d'occupation datées de la fin de la période protohistorique (transition Âge du Fer - époque gallo-romaine) correspondent à un chemin aménagé en surface du substrat naturel, d'axe nord-sud, bordé à l'est d'au moins deux bâtiments de plan carré construits sur poteaux. D'autres structures en creux (négatifs de poteaux et de piquets, et fossés) traduisent une division spatiale à l'ouest de la voie mais il n'a pas été possible de restituer le tracé de bâtiments. Les vestiges de l'époque gallo-romaine traduisent une urbanisation progressive, reconnue par la présence de sols, de sablières, de négatifs de poteaux et de piquets, de murs, de foyers et de couches d'occupation. Le chemin antérieur est transformé en voie plus massive qui recevra plusieurs recharges. Les bâtiments gallo-romains les plus anciens sont construits en matériaux légers. Des constructions en dur apparaissent à l'époque flavienne. Aucune structure d'artisanat n'a été mise en évidence, même si certains mobiliers, notamment métalliques, le supposent. Cette zone doit plutôt se comprendre comme un quartier d'habitation. L'abandon de ce quartier débute dès la fin du IIe siècle et semble se prolonger jusqu'au IVe siècle (tranchées de récupération des matériaux, couches de destruction, remblais d'abandon…). La zone sera délaissée jusqu'au XIe siècle minimum. Aucune structure datée du Haut Moyen-Âge n'a été découverte sur le site. Seules quelques pièces de mobilier sont datées de cette période. Il n'y a donc pas de traces d'occupation du sol. L'espace semble être pendant cette période en dehors du noyau urbain de la ville. La fin de la période médiévale est identifiée par de très nombreuses fosses qui pourraient être des fosses d'extraction de matières premières. Certaines sont des fosses dépotoirs. Le mobilier datant les comblements d'abandon couvre les XIe, XIIe, XIIIe et XIVe siècles. Au XIVe siècle, des habitats sont construits et identifiés par au moins quatre caves maçonnées. La localisation des caves traduit l'existence du réseau viaire autour de l'îlot (actuellement les rues au Lin et Saint-Michel). La cave mise au jour en bordure de la rue Saint-Michel appartient au bâtiment identifié comme l’ancienne Aumônerie Saint-Michel. Ce bâtiment servira ensuite de grenier à sel entre 1556 environ et 1758. L'immeuble reçoit par après le poids du roi et appartient au bureau des pauvres. Par la suite, l'immeuble sera un magasin à laine, une auberge et finalement un café. La cave découverte le long de la rue au Lin, dont on ne connaît pas la destination, sera détruite dans le courant du XVe siècle. L'espace à l'arrière des bâtiments est occupé par quelques fosses dépotoirs et au moins un puits et un silo. En bordure de la rue au Lin, de nouveaux bâtiments sont construits au XVe ou au XVIe siècle. Ils sont équipés de caves et de cheminées de bonne fabrication. D'après les textes, Jehan de Montescot fait construire dès 1546 un hôtel particulier. Vers 1608, son fils Claude fit reconstruire et amplifier l'hôtel. Plusieurs acquisitions (rue au Lin) lui permirent d'agrandir le jardin et la basse-cour. En 1625, les Dames Ursulines de Saumur achètent l'Hôtel à Jacques de Montescot. Un espace de terrain fut destiné à servir de cimetière pour la communauté jusqu'en 1762 (les fouilles n'ont pas mis au jour ce cimetière). Un four à chaux et une fosse de décantation de chaux, mis au jour sur le site, sont en lien avec les premières constructions faites par la famille de Montescot ou avec les modifications apportées par les Ursulines. Entre 1762 et 1792, l'Hôtel Montescot accueille les religieuses de la Providence. En 1792, l’Hôtel est loué à la Ville par les Hospices. La Ville acquiert le bâtiment en 1823-1824. Entre 1873 et 1889, deux ailes ont été construites dans le prolongement des deux corps de logis primitifs de l’hôtel Montescot, dans l’enceinte de l’ancien jardin du bâtiment. L’aile ouest comprendra aussi un retour vers la place des Halles. Les fondations de ces bâtiments mises au jour lors de la fouille mesurent près de 3 m de profondeur. L’ancien Musée d’Histoire Naturelle se situe en bordure de la rue au Lin, à l’est de l’aile orientale de l’hôtel Montescot. Il est construit entre 1889 et 1911. Il se composait d’une cave, d’un rez-de-chaussée et d’un étage. Ce bâtiment est construit suivant la limite cadastrale ancienne restituée par J. Laurent. Son plan est rectangulaire et son extrémité nord forme une abside. Plusieurs bâtiments sont aussi construits le long des actuelles rue de la Mairie et rue Saint-Michel. Leur date de création n'est pas exactement connue (peut-être existent-ils dès le XIVe siècle) mais ils semblent transformés dans le courant du XIXe siècle. Le bâtiment mitoyen à l'est de l'Hôtel Montescot sera détruit au profit d'une nouvelle bâtisse plus imposante identifiée comme l'Arsenal construit au moment de la prise de possession de l'Hôtel par la ville de Chartres. Les bombardements de 1944 détruisent la presque totalité des bâtiments de l'îlot. Si le bâtiment originel de l'Hôtel Montescot est reconstruit à l'identique, le reste des parcelles est dévolu à la création de jardins et à la construction de l'Hôtel de Ville et de la bibliothèque dans les années 1960.