Hamam-Bazilika bölümü çalışmaları Yard.Doç.Dr. Mustafa BÜYÜKKOLANCI tarafından yürütülmektedir. Yapıdaki çalışmalar doğu salonu ve üç kemerli giriş olarak adlandırılan bölümlerde sürdürülmüştür. 

  Doğu Salonu Kazısı: Bu kazıların amacı binanın doğusunda yer alan ve ana bina ile organik bağı olan bu büyük salonun tamamen kazılıp ortaya çıkarılmasıdır. Böylece yapı evrelerini araştırmak ve orijinal kullanımına ilişkin ipuçlarına ulaşmak mümkün olacaktır. 34.00 x 20.00 m. boyutlarındaki salon, Hamam-Bazilika kompleksinin doğu kısmında kuzey-güney yönünde uzanmaktadır. Duvarları şimdiki zemine göre 3.00 m. sağlam kalabilmiş olan salonun dışında, 2002 yılında Denizli Müze Müdürlüğü adına, Arkeolog Ali Ceylan kazılara başlamıştır. Dış yüzündeki sadeliğe karşın içte yarım daire nişlerle hareketlendirilmiş olan salonun üç yanında kısmen sağlam kalabilmiş farklı yüksekliklerde kemerli girişler veya pencereler vardır. Bu salon ve dışarı açılan girişler, büyük olasılıkla Orta Çağ’da yörükler tarafından kısa süreli barınak olarak kullanılmış olmalıdır.

2004 yılı kazılarında bu salonun bir calidarium olabileceğini ispatlayan hypokaust sistemine henüz ulaşılmasa da duvarlardaki kenetler ve yapının iç köşelerindeki erime izleri bunu akla getirmektedir.

Laodikeia Hamam–Bazilika Doğu Salonu’nda 2004 yılı kazı sezonunda belli bir seviyeye ulaşılmıştır. Ulaşılan seviyesinin altında yaklaşık olarak 3.00 m. daha kazılacak yoğun bir dolgu vardır. Bu dolgu güney kısımda görüldüğü kadarıyla tuğla ile inşa edilmiş tonozla ilgilidir. Bu tip tonozun orijinal tonoz olup olmadığı gelecekte yapılacak kazılar sonunda kesinlik kazanacaktır. 

  Üç Kemerli Giriş Kazıları: Burada yapılan kazıların amacı, 2003 yılında ilk izleri tespit edilen bu ana girişin tam planını çıkarmak ve kemerlerle ilgili parçaları araştırmaktır. Büyük olasılıkla yapı kompleksinin batıdaki bir avlu ile bağlantısını sağlayan ve mermer bloklarla inşa edilen üç kemerli girişin dört ayağı, kemerleri taşıyan kornişlere kadar sağlam kalabilmiştir.

2004 yılı kazıları sonunda 2003 yılında genel planı kısmen ortaya çıkarılan Hamam-Bazilika’nın Doğu Salonu 1.30 m. daha derinleştirilmiştir. Yine geçen yıl ilk kez bulunan batıdaki Üç Kemerli Giriş 1.10 m. daha kazılarak, yapı daha belirgin hale gelmiştir. Hamam Bazilika’nın tabanına ulaşmak için yaklaşık olarak 2.50–3.50 m.lik dolgunun gelecek yıllarda kazılması gerekecektir.