Η δραστηριότητα στο πεδίο περιλαμβάνει επιφανειακή σάρωση, ανασκαφή, γεωφυσική διασκόπηση και γεωλογική χαρτογράφηση. Συμπληρώνεται από θαλάσσια γεωφυσική έρευνα στον Κόλπο της Καλλονής και τη θάλασσα της νότιας Λέσβου.
Η εκτεταμένη διασπορά των Παλαιολιθικών ευρημάτων στα Ροδαφνίδια απαιτεί μια ερευνητική στρατηγική στο πεδίο που θεμελιώνεται σε τέσσερις πυλώνες. Ο πρώτος πυλώνας περιλαμβάνει επιφανειακή σάρωση του εδάφους γύρω από τον Κόλπο της Καλλονής και στους ποτάμιους άξονες που τον συνδέουν με τη νότια Λέσβο για τον εντοπισμό αρχαιολογικών καταλοίπων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην αναγνώριση σε φυσικές ή τεχνητές τομές του εδάφους στρωμάτων που περιέχουν Παλαιολιθικά εργαλεία ή Πλειστοκαινική πανίδα. Κατά τη διάρκεια του σταδίου αυτού, η συναξιολόγηση της κατά τόπους ποσότητας και πυκνότητας των ευρημάτων όχι μόνο οριοθετεί γεωγραφικά την περιοχή αλλά και τεκμηριώνει την ποικιλία των οικοτόπων της Λέσβου στους οποίους έζησαν οι Παλαιολιθικές ομάδες.
Ο δεύτερος πυλώνας εδράζεται στα αποτελέσματα της επιφανειακής σάρωσης και στη χαρτογραφική μελέτη της γεωλογίας και του αναγλύφου. Περιλαμβάνει τη διάνοιξη δοκιμαστικών τομών σε μεγάλο βάθος για την αναγνώριση της στρωματογραφικής ακολουθίας. Στο στάδιο αυτό περισυλλέγονται οι πληροφορίες για τη γεωλογική και αποθετική ιστορία της περιοχής ενδιαφέροντος.
Εκεί όπου αναγνωρίζονται ορίζοντες με ανθρωπογενή κατάλοιπα η ανασκαφή αναπτύσσεται οριζόντια – στον τρίτο πυλώνα της έρευνας πεδίου. Στα Ροδαφνίδια έχουν διανοιχθεί τέσσερα αρχαιολογικά σκάμματα για τη διερεύνηση των ορίων των στρωμάτων και της χωρικής κατανομής των ευρημάτων σε κάθε στρώμα με δορυφορική καταγραφή των γεωγραφικών τους συνεταταγμένων. Πραγματοποιείται, τέλος, δειγματοληψία ιζημάτων με σκοπό τη χρονολόγηση και τη μελέτη μικρομορφολογίας εδάφους, μικροπαλαιοντολογίας, ιζηματολογίας για την κατανόηση της αποθετικής ιστορίας της αρχαιολογικής θέσης. Μετά το πέρας των ανασκαφικών εργασιών τα σκάμματα καταχώνονται με γεωύφασμα και φύλλα διογκωμένης πολυστερίνης.
Η ανασκαφική διερεύνηση της δομής του υπεδάφους στα Ροδαφνίδια συμπληρώνεται και καθοδηγείται από τις γεωφυσικές μεθόδους διασκόπησης. Με γεωηλεκτρική βαθοσκόπηση και τομογραφία αποτυπώθηκε η οροφή του πυρομβρίτη, του γεωλογικού δηλαδή υποβάθρου της θέσης, και προσδιορίστηκε η έκταση του υπερκείμενου κλαστικού ποταμοχειμάρριου σχηματισμού που εμπεριέχει τα ευρήματα.
Ο τέταρτος πυλώνας του προγράμματος περιλαμβάνει γεωλογική έρευνα πεδίου στη στεριά και γεωφυσική-γεωλογική έρευνα στη θάλασσα από γεωεπιστήμονες και ωκεανογράφους, για να χαρτογραφηθούν τα ρήγματα και οι κατακόρυφες και οριζόντιες μετατοπίσεις που έχουν προκαλέσει, να ανασυντεθεί η μορφολογική εξέλιξη – ιστορία του τοπίου, των ακτογραμμών της Λέσβου και να εντοπιστούν οι πηγές των πετρωμάτων που χρησιμοποιήθηκαν για τη λάξευση των Παλαιολιθικών εργαλείων.
Οι πυλώνες δύο και τρία για τη διερεύνηση του υπεδάφους εγγράφονται στην Αρχαιολογία της Θέσης, ενώ οι πυλώνες ένα και τέσσερα εγγράφονται στην Αρχαιολογία του Τοπίου.