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  公元前19年,大希律王進行了一個專案,通過併入聖殿山的西北部來使聖殿山平臺面積擴大一倍。為了做到這一點,建造了四面擋土牆,聖殿山平臺在此之上擴大。公元70年羅馬人摧毀聖殿後,這些擋土牆仍然存在,包括平臺本身。

  英國的研究人員在19世紀中期開始在西牆旁挖掘。 查爾斯·威爾遜在1864年開始挖掘, 查爾斯·沃倫在1867-70年挖掘。 威爾遜發現了一個拱,現在以他的名字命名的"威爾遜拱門",這個拱有12.8米寬,位於今天的地面上。 據認為,該拱在第二聖殿時期曾支撐一座連線聖殿山和城市的大橋。 沃倫通過威爾遜拱門挖的井,今天仍然可見。  六日戰爭後,以色列宗教事務部開始挖掘,旨在使西牆的地下部分發掘中。 發掘持續了近二十年,揭示了許多有關聖殿山的歷史和地理的未知事實。 進行發掘很困難,因為隧道從住宅區的地下穿過。 挖掘在科學家和猶太拉比的監督下進行。 這是為確保地上建築的穩定和防止破壞的歷史文物。 在1988年, 西牆文化遺產基金會 成立, 接手了挖掘, 維護和翻修西牆和西牆廣場。
西牆隧道 (, translit.: "Minheret Hakotel") 是展示整個西牆長度的一個地下隧道。西牆隧道毗鄰西牆,位於耶路撒冷老城地下。西牆暴露在地表的只有60米長,多數隱藏在地下。西牆隧道可以看到隱藏的485米西牆。