La ricerca del tempio di Sardus Pater è stata la più appassionante questione di topografia antica della Sardegna.
Nel XVI secolo anche nell'isola ripresero a circolare i codici ed i primi libri a stampa degli autori greci e latini. Nacque subito un vivace interesse sulle città antiche dell'isola.

Le prime edizioni della Geografia di Tolomeo stimolarono l'interesse dei Sardi: un capitolo del terzo libro dell'opera era dedicato all'isola, ed in esso erano elencate decine e decine di località isolane.
Nonostante Tolomeo avesse indicato per ciascuna delle località le coordinate geografiche (longitudine e latitudine), le ubicazioni permanevano incerte in quanto basate su calcoli non attendibili.
Ancora non si conosceva la localizzazione del Tempio del Sardus Pater.

Anche l'Anonimo di Ravenna nel VII secolo e Guidone nel XII menzionavano il tempio di Sardus nelle proprie opere geografiche, redatte utilizzando largamente le fonti dell'antichità. Ma la mancata indicazione delle distanze tra le località citate rendeva comunque difficoltoso l'utilizzo delle due opere ai fini topografici.

Fu il vescovo sassarese Giovanni Francesco Fara ad occuparsi per primo della localizzazione del tempio di Sardus Pater che, nel 1580, collocava sul "caput Neapolis", l'alto promontorio sul mare oggi detto Capo Pecora.

Giuseppe Manno, con la sua opera "Storia di Sardegna" del 1825, incerto sulla ubicazione del tempio, lo collocava tra il Capo Pecora, come voleva il Fara nel Cinquecento, ed il Capo Frasca.

Anche Alberto Lamarmora affronta il problema. Nel 1839 egli incarica l'architetto cagliaritano Gaetano Cima di recarsi nella valle di Antas per rilevare il tempio e per sovraintendere alle operazioni di ricerca dei frammenti mancanti all'epigrafe del frontone. La fatica del Cima non fu coronata dal successo e nel 1840, nel secondo volume del suo "Voyage", il Lamarmora poté pubblicare, insieme ai rilievi ed alle proposte di ricostruzione del tempio redatti dal Cima, una assai parziale lettura dell'epigrafe, attribuita ad Antonino Pio (138-161 d.C.) od a Marco Aurelio (161-180 d.C.).

L'imponenza dei ruderi suggerì al Lamarmora l'ipotesi che il tempio fosse un santuario extraurbano del territorio della città mineraria di Metalla ("Le miniere"), menzionata nell'"Itinerarium Antonini", tra Neapolis e Sulci, lungo la strada costiera settentrionale ed occidentale detta "a Tibulas Sulcis". Pur non potendosi ricostruire puntualmente il tracciato della strada romana, le trenta miglia romane (circa 45 Km) assegnate dall'"Itinerarium" sia al tratto Neapolis-Metalla sia a quello fra Metalla e Sulci inducevano a localizzare Metalla presso Fluminimaggiore, nei dintorni di Antas. Nel 1859 Lamarmora muterà però idea e si riferirà al promontorio della Frasca in quanto in un frammento di colonna miliaria, rinvenuto a Neapolis ad oriente di quel promontorio, si menziona una via che conduce fino ad un sito, il cui nome, parzialmente conservato, termina in "ellum". Il Lamarmora, anziché [Us]ellum, propone di integrare [sac]ellum, tempietto (di Sardus Pater).

Nel 1858, Giovanni Spano, padre dell'archeologia sarda, esprime l'opinione che il tempio sia "collocato alla falda orientale del monte (della Frasca) in faccia a Neapolis e al fiume sacro nel sito detto San Giorgio, dove esistono ruderi di edificio, massi squadrati, frammenti di marmo e di stoviglie". Di quell'edificio il giovane Crespi, suo allievo, curò la planimetria, senza che sorgesse il minimo dubbio sulla effettiva natura del complesso edilizio, nonostante absidi, vasche, bocche di forno ed altre particolarità indicassero la natura termale della struttura.

Successivamente storici del calibro di Ettore Pais e di Camillo Bellieni, archeologi della statura di Antonio Taramelli e di Gennaro Pesce si riferirono sempre al promontorio della Frasca quale sede del "Sardopatoros Ieron". Ad esprimere dubbi sulla tradizionale ubicazione del tempio sul Capo Frasca furono in questo secolo due studiosi: Carlo Albizzati, che in uno studio sul Sardus Pater proponeva di identificare il tempio nel Sinis, nel territorio dei Tharranses, e Giovanni Lilliu, il quale diresse, per conto della Soprintendenza alle antichità, una campagna di scavi nella località di S'Angiarxia, sulla spiaggia orientale del promontorio della Frasca, dove lo Spano aveva segnalato i ruderi del presunto tempio di Sardus Pater. Lo scavo, condotto fra il maggio ed il luglio del 1951, rivelò che le imponenti rovine di S'Angiarxia si riferivano non ad un tempio ma ad una prestigiosa villa marittima romana.

Nel 1954 L. Caboni, un'ardimentosa studentessa dell'Ateneo Cagliaritano, nell'ambito delle ricerche per la propria tesi di laurea sui Culti e templi punici e romani in Sardegna giunse ad Antas e nell' accumulo dei blocchi e delle membrature architettoniche del tempio scoprì un frammento dell'epistilio, fino ad allora sfuggito alle ricerche, che, completato con un ulteriore blocco inscritto rinvenuto nel 1967, consentì successivamente a Giovanna Sotgiu di restituire la lezione integrale della iscrizione frontonale.

Al principio degli anni Sessanta, giunse ad Antas un altro ricercatore, Foiso Fois, che curava lo studio della viabilità romana dell'isola. Il Fois compì due osservazioni di grandissimo interesse: rilevando ex-novo il tempio, da un lato si rese conto che il Cima aveva omesso nella sua pianta due piccoli ambienti quadrangolari che chiudevano il sacello sul lato breve nord-occidentale, dall'altro comprese che la tecnica edilizia usata per edificare il tempio differiva da quella delle strutture sottostanti la gradinata d'accesso. Quest'ultimo particolare indusse il Fois ad ipotizzare, sei anni prima dell'inizio degli scavi, l'origine punica del luogo di culto di Antas.

Il tempio pareva, comunque, destinato a restare anonimo quando, nel 1966, nel corso dei lavori preliminari di sistemazione dell'area di Antas, nell'accumulo di materiali si recuperò una tabella in bronzo, recante una dedica a Sardus Pater, presentata tempestivamente da Piero Meloni nel V Congresso Internazionle di Epigrafia Greca e Latina di Oxford. L'importantissimo reperto costituiva la prima spia del culto di Sardus praticato nel santuario di Antas. L'anno successivo gli scavi archeologici restituirono un nuovo frammento della iscrizione dell'epistilio, che si ricomponeva con il blocco inscritto scoperto nel 1954 dando l'integrale titolatura del tempio: Temp[l(um) D]ei fSa]rdi Patris Babfi] (Tempio del Dio Sardus Pater Babi).

Gli scavi procedettero nel settembre 1967 e nel successivo settembre 1968 e rivelarono, sottostante la scalinata del tempio romano, un luogo di culto cartaginese dedicato al Dio Sid, cui si riferivano una ventina di epigrafi puniche. Allo scavo seguì nel 1969 un preliminare rapporto di scavo ("Ricerche puniche ad Antas") edito dall'Istituto di Studi del Vicino Oriente dell'Università di Roma nella prestigiosa serie degli Studi Semitici.

Il volume conteneva un'introduzione di Sabatino Moscati, mentre Ferruccio Barreca curava lo studio del tempio. La ricca documentazione epigrafica era analizzata da Mohamed Fantar; a Maria Giulia Amadasi era affidato lo studio sul Dio Sid; le categorie materiali puniche (amuleti, terrecotte, monete) erano pubblicate da Enrico Acquaro e Dalila Fantar; Serena Maria Cecchini, infine, dava l'edizione degli scavi di un villaggio tardo antico presso il tempio di Antas.