Para além de se poder presumir desde logo a existência de uma necrópole medieval associada à igreja, a presença também de uma necrópole de época romana começou a ser suspeitada com o aparecimento avulso e espaçado no tempo de diversos achados. O primeiro achado isolado conhecido que possivelmente está relacionado com a Igreja de Vila dos Sinos é o grande berrão de granito, que ainda hoje se mantém no adro. Encontra-se na igreja pelo menos desde finais do século XIX, altura em que é pela primeira vez referenciado.
Não se conhece o local e o contexto do achado, mas os achados posteriores tornam provável que provenha da necrópole existente no próprio adro da igreja. As primeiras referências seguras à necrópole surgem também em finais do século XIX, com o aparecimento no adro da igreja de algumas sepulturas com lajes, algumas contendo vasos com sementes carbonizadas. Pelo menos um destes vasos foi guardado na altura no Museu do Abade de Baçal (Bragança), mas parece ter-se perdido.
Em 1935, uma terraplanagem numa parte do adro da igreja colocou a descoberto mais sepulturas, tendo aparecido também mais um pequeno berrão de granito e uma outra escultura de um pequeno touro sobre peanha, também de granito. Ambas as esculturas se encontram hoje depositadas no Museu do Abade de Baçal (Bragança).
Santos Júnior refere ainda a existência de uma quarta escultura zoomórfica, de mais um pequeno berrão de granito, que estaria inserida na parede de uma casa da aldeia. O último dos achados isolados relacionados com a igreja foi o aparecimento, na segunda metade da década de 70, de uma estela funerária romana. Apareceu na parte de trás da igreja, na instalação de um poste de eletricidade. É uma estela funerária dupla, de mármore, de cabeceiras semicirculares decoradas com rodas de seis raios curvos, parcialmente envoltas em representações de torques. Por debaixo de cada um dos campos epigráficos encontra-se uma representação zoomórfica, um javali na esquerda e um cervídeo fêmea na direita. A inscrição da esquerda diz A[L]IO / [FLA?]VI / [F] AN V enquanto que a da direita será TALA / VIAE...
Duas campanhas de escavação arqueológica, em 1981 e 1982, puseram a descoberto uma extensa e importante necrópole medieval, assim como alguns materiais que confirmavam a existência anterior de uma necrópole romana, ainda que desta não tenham surgido vestígios diretos. As escavações incidiram numa larga área a este da igreja, logo por detrás da cabeceira. A primeira campanha de escavação descobriu 36 sepulturas, 14 das quais foram escavadas, e a segunda descobriu 31 sepulturas, das quais 10 foram escavadas, fazendo um total de 67 sepulturas, 24 das quais foram integralmente escavadas.
O espólio descoberto foi escasso e pouco significativo, não se registando espólio funerário nos túmulos, com exceção de um anel de ferro numa sepultura. Os vestígios osteológicos são igualmente escassos, com alguns vestígios de dentes ou fragmentos de ossos em algumas sepulturas ou nas terras em redor, com apenas um esqueleto quase inteiro numa sepultura e três crânios depositados intencionalmente noutra sepultura.
Alguns dos túmulos parecem ter sido reutilizados como ossários, havendo aliás indícios que apontam para a reutilização intensiva das diversas sepulturas da necrópole. Há alguma diversidade tipológica nas sepulturas, mas dividem-se essencialmente em sepulturas escavadas na rocha, de diferentes formas, forradas ou não com lajes, e sepulturas de lajes, tipo caixa.
Os autores propõem uma datação para a necrópole entre os séculos VIII e XIII, sendo de realçar o aparecimento de pelo menos uma sepultura que se prolonga para baixo dos alicerces da igreja, sendo-lhe assim anterior. Para além dos materiais avulsos já referidos, são de realçar o aparecimento de alguns materiais romanos. A escavação forneceu alguns fragmentos de tegula, ainda que a cronologia destas não seja necessariamente romana, mas os achados mais significativos foram o aparecimento de um fragmento da parte superior de uma estela funerária romana, junto ao poste de eletricidade onde já anteriormente tinha aparecido isoladamente a estela dupla de mármore e também de outras três estelas funerárias romanas, incluindo uma dupla, que estavam reutilizadas como lajes de cobertura de sepulturas, indicando assim claramente que a necrópole medieval reutilizou elementos de uma anterior necrópole romana.
