Upadek Chersonezu zaczął się w 1223 w związku ze spustoszeniem Krymu przez wojska mongolskie. W 1299 kolejnych spustoszeń dokonał wódz mongolski Nogaj, którego wojska zdobyły miasto. W połowie XII wieku miasto opanowali Genueńczycy, którzy od tej pory sprawowali tam rządy. W 1399 armia mongolska Złotej Ordy pod wodzą Edygeja spaliła Chersonez i wymordowała znaczną część ludności. Na ruinach grodu do około 1450 próbowano wznosić niewielkie osady, ale miasto się nie odrodziło i od 1450 teren był całkowicie niezasiedlony, a wkrótce potem ruiny zostały przysypane osadem.
W 1817 przypadkowo odkryto pierwsze ruiny Chersonezu. Od tego czasu do dziś cały obszar dawnego miasta jest intensywnie badany przez archeologów. W 1892, na bazie dotychczasowych odkryć, Karol Kościuszko-Waluszyński, polski archeolog badający Chersonez, ustanowił na terenie wykopalisk muzeum, istniejące nieprzerwanie do dziś. W latach sześćdziesiątych XIX wieku powstał w centrum Chersonezu klasztor prawosławny, a w pobliżu niego cerkiew pw. św. Włodzimierza. W latach dziewięćdziesiątych XIX wieku i na początku XX wieku powstały na terenie Chersonezu niewielkie budowle militarne – bateria artyleryjska oraz kazamaty.