Le 25 avril 1933, la Ville de Lyon ouvre un chantier archéologique sur la colline de Fourvière à l'emplacement supposé d'un amphithéâtre. Dès le mois de novembre 1933, l'avancée rapide du dégagement permet à Pierre Wuilleumier, responsable scientifique, d'annoncer officiellement la présence sur le site, non pas d'un amphithéâtre mais d'un théâtre. Cette découverte met ainsi un terme aux nombreux débats des scientifiques autour de la localisation de l'amphithéâtre des Trois Gaules à Fourvière.

D'autres vestiges sont également mis à jour puis consolidés par les terrassiers et les maçons au fur et à mesure de l'avancée du chantier : l'odéon, le sanctuaire de Cybèle puis des constructions annexes telles que des boutiques, des voies dallées et des égouts.

En 1953, Amable Audin est nommé responsable scientifique du chantier en remplacement de Pierre Wuilleumier.

Au début des années 1980, le site est transféré sous la responsabilité du musée de la civilisation gallo-romaine nouvellement inauguré et dirigé par Amable Audin. Son adjoint, Jacques Lasfargues travaille alors à l'aménagement et à la valorisation des théâtres afin de leur redonner leur utilité première, l'organisation de spectacles.

Aujourd'hui, sous l'appellation Parc archéologique de Lyon-Fourvière sont regroupés différents secteurs du site : le théâtre, l'odéon et son esplanade, le sanctuaire de Cybèle et le jardin de Magneval.