האתר התגלה בשנת 1986. בשנת 1995 ניהל הארכיאולוג עוזי דהרי חפירות באתר מטעם רשות העתיקות. בחפירות התגלו שרידי כנסייה מהתקופה הביזנטית (המאה הרביעית לספירה) ולידה שלושה קברים חצובים בסלע ובריכת מים חצובה בעלת גרם מדרגות בפינתה.
דהרי מציע לזהות את חורבת תנשמת עם "ביתו מלגזיס" – מקום המוזכר במפת מידבא (פסיפס מהמאה השישית שהתגלה בעיירה מידבא שבעבר הירדן. הפסיפס מתאר את מפת ארץ ישראל ומציין בה יישובים רבים).
הכנסייה, על פי דהרי, מוקדשת לקדוש בשם בכחוס. אורכה היה 27 מ' והיא כללה חצר (אטריום), אולם מבוא (נרתכס), אולם מרכזי ושתי סיטראות (סיטראה היא אגף צדדי המלווה את האולם המרכזי ומופרד ממנו בטור עמודים). צמוד לאטריום, ששרידיו נראים באתר, נמצאים שרידי בית בד קדום.
רצפת הכנסייה רוצפה בפסיפס מעוטר בדגמים הנדסיים וצמחיים ססגוניים. ממצא מיוחד, שחלקיו התגלו בכנסייה ובבית הבד, הוא מדליון עגול משיש בקוטר של 67 ס"מ שמגולפת בו דמותה של טיכה, אלת המזל שנחשבה לפטרונית של ערים רבות.
המדליון היה מחובר לקיר בחמישה מסמרי ברונזה. הימצאותו בכנסייה היא עניין חריג משום שטיכה מייצגת את העולם האלילי, שהנצרות נלחמה בו.
טיכה מתוארת כאן כשלראשה כתר חומה ובו שלושה מגדלים ושער אחד במרכזו. בידה השמאלית אוחזת האלה את קרן השפע, ובידה הימנית, הענודה שלושה צמידים, היא מחזיקה שרביט שראשו מעוגל. במדליון נכתבו שתי כתובות, ומאחת מהן מסיקים החוקרים שהוא נעשה בשנת 582 לספירה. טיכה נחשבה אלה עממית, ונראה כי הנצרות לא נלחמה בה. ייתכן שהמדליון נועד להיות מוצב במבנה ציבור ולא בכנסייה ומצא את דרכו איכשהו לכנסייה בחורבת תנשמת.
דהרי משער שייתכן כי אדם עשיר, בעל בית בד, בנה את הכנסייה והקדיש אותה לבכחוס. איננו יודעים מיהו אותו בכחוס. אולי הכוונה היא לאחד משני הלוחמים בכחוס וסרגיוס, שנלחמו ברומאים בשם הדת הנוצרית והפכו קדושים.
נראה כי הבריכה שליד הכנסייה שוכנת במקום שבו הייתה המחצבה שבאבניה השתמשו לבניית הכנסייה. הקברים שלידה הם קברי מקמרים החצובים בסלע כבורות בעומק של 1.5 מ' בצורת שוקת ומעליהם גומחות בעלות תקרה מקומרת. הקברים מכוסים בלוח אבן. בפארק שׂהם נמצאים כמה עשרות קברים מהסוג הזה. נקברו בהם התושבים הנוצרים שהתגוררו ביישוב שבחורבת תנשמת.
שביל קצר מוביל מכאן דרומה לכיתת לימוד פתוחה בטבע על שם אליהו חגאי, השוכנת על במת סלע נמוכה. סמוך לכיתה נמצאים שרידי גת חצובה בסלע ובור פתוח ששימש כבשן סיד.