Despre momentul și locul descoperirii informații prețioase ne sunt oferite chiar de Vasile Canarache, care în 1962, alături de arheologii Andrei Aricescu, Vasile Barbu și Adrian Rădulescu, au cercetat și documentat acest depozit de piese sculpturale. Descoperirea a fost făcută la 1 aprilie 1962, cu ocazia unor săpături ce se realizau pentru construirea unui bloc de locuințe pe terenul fostei gări, prilej cu care, după demontarea terasamentului pe care fuseseră așezate liniile ferate în anul 1860, a apărut într-o groapă capul unei statui de marmură reprezentând o divinitate feminină. Așa cum se proceda în epocă, muncitorii și responsabilii de la fața locului au chemat telefonic specialiștii muzeului, raportând descoperirea făcută. Dar senzaționala știre părea puțin credibilă, cu atât mai mult cu cât era 1 Aprilie! La insistențele celor de pe șantier și, se pare, în urma telefonului primit din partea lui Vasile Vâlcu, prim secretar al Comitetului Regional al P.M.R Dobrogea, colectivul muzeului s-a deplasat la fața locului, unde imaginea acestei descoperiri trebuie să le fi stârnit o mare emoție, așa cum transmit și astăzi fotografiile realizate la fața locului: capul zeiței Fortuna se ridica semeț din groapa săpată de muncitori, iar așezate lângă ea zăceau bustul lui Isis, miticul șarpe Glykon, mai multe reliefuri, precum și o frumoasă aedicula ce o reprezenta pe Nemesis!

Și cum să nu te gândești acum, ca și atunci, că o simplă lovitură de excavator ar fi distrus toată această comoară! Fortuna a fost însă, și de data aceasta, cu tomitanii, căci tezaurul a fost recuperat integral, chiar dacă unele piese prezentau deteriorări. Despre momentul descoperirii vorbea în volumul publicat în 1963 chiar Vasile Canarache, care rememora pentru cititori senzaționalele momente trăite:

„În primăvara anului 1962, săpându-se în apropierea basilicii mari, la circa 30 m spre est, pentru fundația blocului al cărui amplasament fusese schimbat pentru protejarea basilicii [este vorba de una din cele două basilici identificate și cercetate în apropiere -n.n.] un muncitor a dat de capul unei statui de marmură, reprezentând o zeitate feminină. […]. Fiind anunțați, arheologii de la muzeul din Constanța au început imediat săpătura sistematică de salvare. Săpătura ne-a condus la constatarea că nu ne aflăm în fața unei singure statui, căci pe măsura adâncirii au început să apară alte sculpturi de marmură, toate așezate în așa fel încât să se sprijine unele pe altele, pentru ca grupul să reziste presiunii pământului și să nu se disloce. În total au fost descoperite 24 de sculpturi, care, evident fuseseră adunate și îngropate în mod organizat. Era greu de înțeles cine și de ce a făcut acest lucru.

După ce a fost complet degajată, s-a văzut că statuia zeității feminine se sprijinea pe un soclu organic, tăiat în același bloc de marmură. Un corn al abundenței, neavariat, se desprinsese din mâna zeiței prin ruptură. La picioarele ei se vedea un acolit bărbos, ieșind din apă și rezemat cu mîna stângă pe o proră de corabie. În cursul cercetării au putut fi recuperate numeroase bucățele și așchii de marmură care, adunate și lipite la locul lor, au dus la reconstituirea coroanei murale purtată pe cap de acest acolit.

Lîngă zeiță se afla așezată, deasupra celorlalte monumente, statuia întreagă a unui șarpe cu cap fantastic, cu trupul încolăcit, prins de un soclu rotund, lucrat din aceeași marmură. Mai departe au apărut: trei statuete ale Hecatei, situate una lângă alta și susținând alte piese deasupra lor. O aediculă spartă în două, cu inscripție, care îndeplinea aceeași funcție de sprijin pentru alte sculpturi mai mici. Din aediculă făcea parte și imaginea în dublă reprezentare a zeiței Nemesis, cele două capete fiind rupte de trupuri și împrăștiate la câțiva metri. O statuetă a lui Esculap, de asemenea cu capul rupt și depărtat de trup. Statueta fragmentară a unui Dioscur cu capul rupt și aruncat între alte fragmente. Un bust întreg, mare, care fusese așezat cu fața în jos și care abia mai târziu a fost identificat cu zeița Isis. De asemenea, au fost găsit mai multe plăci cu basoreliefuri, toate în poziție verticală, intercalate strâns printre celelalte sculpturi.”

După aplicarea, la fața locului, a primelor tratamente de curățare și după marcare, piesele au fost ambalate și transportate la laboratorul muzeului, unde colectivul de specialiști format din Constantin Carpuz, Margareta Havrileț și Eugenia Boca au reconstituit artefactele, lipind cu mare grijă fragmentele recuperate.

În tot acest timp, arheologii s-au concentrat pe cercetarea sistematică a zonei descoperirii, delimitată pe o suprafață de 6 x 4 metri, în încercarea de a identifica și de a recupera orice alte dovezi materiale care i-ar fi ajutat în conturarea orizontului cultural al epocii în care au fost îngropate artefactele.

Desigur, o astfel de descoperire nu a trecut neobservată de presa din epocă, chiar dacă unele informații difuzate inițial s-au dovedit ulterior a fi eronate. Astfel, sub titlul Ca surâsul frumoasei Demeter, la 7 aprilie 1962 ziarul local „Dobrogea nouă” își informa cititorii:

„Treptat, marmura a răsărit din pământ în chip de zeiță. O zeiță de rece, dar gingașă frumusețe, cu ochi scânteietori, cu părul în valuri, cu șalul înfoiat. Lipseau numai brațele în care zeița Demeter ținuse cu o demnitate care îi sta bine, cornul abundenței și poate sceptrul ocrotitor. La picioarele ei, Poseydon, veșnic preocupat să-și stăpânească împărăția frământată a apelor, apoi un splendid șarpe de marmură, căruia închipuirea artistului necunoscut i-a dăruit urechi și plete de fată și bot de miel…

Au apărut apoi, rând pe rând, smulse din nepăsarea celor 17 sau 19 secole care au trecut peste ele, fără să le știrbească urmele măiestriei făuririlor, cele două statui ale Hecatei, basoreliefuri reprezentând aceeași zeiță, un splendid altar votiv cu fronton și cu coloane, cu două zeități încremenite într-un ritual solemn și cu inscripție, câteva reprezentări în basorelief ale lui Dionisos, Cavalerul Trac, Mitras, cele trei Grații, Cibela, zeități de ambele sexe, surprinse într-un dans grațios și portretul unei femei, de o calmă și reținută frumusețe… ”.

Pentru determinarea și interpretarea exactă a pieselor sculpturale, a problemelor de stratigrafie și a cauzelor și momentului în care s-a făcut depozitarea, la 14 aprilie 1962 a avut loc la Constanța o reuniune științifică coordonată de academicianul Emil Condurachi. Au participat la această întrunire de lucru specialiști de marcă din cadrul Institutului de Arheologie al Academiei RPR (astăzi Institutul de Arheologie „Vasile Pârvan”), precum Ion Nestor, Radu Vulpe, Dumitru Tudor, Vladimir Iliescu, Ion Barnea, Bucur Mitrea, Gheorghe Bordenache, Petre Aurelian, Theodor Dinu Teodorescu, dar și membrii colectivului de arheologi din cadrul muzeului, respectiv Vasile Canarache, Andrei Aricescu, Vasile Barbu și Adrian Rădulescu.

La baza discuțiilor s-a aflat referatul întocmit de arheologii constănțeni, directorul Vasile Canarache conturând cu această ocazie și primele concluzii: „Avem acum criterii care ne permit să apreciem că zeitatea feminină în picioare reprezintă pe Fortuna diademată, cu cornul abundenței în mâna stângă și cu sceptrul în mâna dreaptă, având la picioarele ei pe Pontos, bărbos, ieșind din apă pe jumătate gol și privind, sprijinit de o corabie, zeitatea principală. Pe cap Pontos poartă, sub forma unei coroane murale, conturul pentagonal al cetății orașului, cu poarta principală și cu turnurile de apărare. Raportând aceste elemente noi la figurația de pe monedele romane bătute pentru Tomis în timpul sec. II-III, de la Septimius Severus până la Filip Arabul, (anii 193-249), poate fi trasă concluzia că statuia principală descoperită pe teritoriul gării vechi, reprezintă zeitatea eponimă a Tomisului: Fortuna împreună cu Pontos, zeul Mării Negre, protector al portului, al navigației și al orașului”.

La doar o lună de la momentul descoperirii, piesele sculpturale au fost expuse în sălile muzeului, într-o amenajare specială care a atras chiar de la început un număr record de vizitatori – doar în primul an de expunere Tezaurul a fost vizionat de peste trei sute de mii de vizitatori, așa cum mărturisea Vasile Canarache, directorul Muzeului Regional al Dobrogei.

La acest fapt a contribuit și larga popularizare făcută nu doar de presa locală, ci și de revistele și ziarele cu o largă circulație națională, care au alocat ample spații unor articole de prezentare, precum Din toamnă până în primăvară pe litoral, O nouă importantă descoperire arheologică la Constanța sau Imagini ale pieselor sculpturale romane descoperite recent la Constanța, articole în care erau prezentate piesele sculpturale descoperite, însoțite de numeroase fotografii.