Ο αρχαιολογικός χώρος του Κάτω Σαμικού περιλαμβάνει την προϊστορική ακρόπολη του Κλειδιού που ταυτίζεται ενδεχομένως με την ομηρική Αρήνη, καθώς και ακρόπολη ιστορικών χρόνων που βρίσκεται ανατολικά, στις δυτικές παραφυάδες του όρους Λαπίθα, και ανήκε κατά πάσα πιθανότητα σε πόλη με το όνομα Σαμία ή Σαμικόν ή Σάμος.


Η προϊστορική ακρόπολη καταλαμβάνει το βραχώδη λόφο του Κλειδιού που ελέγχει τις χερσαίες και θαλάσσιες διακινήσεις από βορρά προς νότο. Περιβαλλόταν από κυκλώπεια τείχη, ενώ στο εσωτερικό της έχουν εντοπιστεί όστρακα αγγείων μεσοελλαδικής-υστεροελλαδικής περιόδου, καθώς και λείψανα μυκηναϊκού κτηρίου που δε σώζονται σήμερα. Το κυκλώπειο τείχος επεκτείνεται μέχρι το λόφο του απέναντι υψώματος, μέχρι δηλαδή την κλασική ακρόπολη του Σαμικού, όπου πρέπει να υπήρχε προϊστορική εγκατάσταση ή πύργος-σκοπιά που εξυπηρετούσε την οχυρή θέση του Κλειδιού. Στα βορειοανατολικά του Κλειδιού έχει ανασκαφτεί τύμβος με πολλαπλές ταφές, που έδωσε σημαντικά ευρήματα από την ύστερη μεσοελλαδική έως την ύστερη μυκηναϊκή εποχή. Στις ανατολικές υπώρειες του λόφου έχει έρθει στο φως εκτεταμένο νεκροταφείο της ύστατης μεσοελλαδικής περιόδου με κιβωτιόσχημους τάφους και έναν θολωτό που καλύπτονταν από τύμβους.


Στρατηγική θέση έχει και η κλασική ακρόπολη στο λόφο "Ελληνικό", που κτίστηκε σε μια φυσικά οχυρωμένη τοποθεσία, κατοπτεύει τη μοναδική δίοδο από την Ηλεία προς τη Μεσσηνία και γειτνιάζει με τις χαμηλές εύφορες κοιλάδες στα βόρεια και βορειοανατολικά. Η οχύρωση περιβάλλει τα ψηλότερα άνδηρα του λόφου και διατηρείται στην ανατολική και τη νοτιοδυτική πλευρά. Έχει σχήμα τραπεζίου και σώζεται σε ύψος 5-12 δόμων. Τα τείχη είναι κτισμένα κατά το ψευδοπολυγωνικό σύστημα, με τετράγωνους πύργους, πύλες και πυλίδες. Χρονολογούνται κατά πάσα πιθανότητα στον 4ο αι. π.Χ. ή την ελληνιστική εποχή, ενώ ο μικρότερος εσωτερικός οχυρωματικός περίβολος θα πρέπει ενδεχομένως να τοποθετηθεί χρονικά στον 6ο αι. π.Χ. Το οικοδομικό υλικό προέρχεται από αρχαίο λατομείο που έχει εντοπιστεί σε μικρή απόσταση στα ανατολικά. Στο εσωτερικό του οχυρωματικού περιβόλου διατηρούνται θεμέλια οικοδομημάτων και αναλημματικοί τοίχοι, καθώς το έδαφος είναι ανώμαλο. Πρόσφατες ανασκαφικές έρευνες έφεραν στο φως δημόσιο στωϊκό κτήριο, δεξαμενές και συγκροτήματα δωματίων.


Στα βόρεια και βορειανατολικά έχουν ανασκαφτεί αρκετοί κιβωτιόσχημοι και κεραμοσκεπείς τάφοι, ενώ έχει εντοπιστεί ρωμαϊκό λουτρό και παλαιοχριστιανικός ναός.