Op 20-21 mei 2003 is een korte opgraving uitgevoerd op de Martelaarsgracht 4 t/m 12. Gezien de beperkte omvang van het terrein en de aanwezigheid van belendende percelen kon er slechts één onderzoekssleuf parallel aan de straat worden aangelegd. Hierbij werden verschillende ophogingslagen en loopvlakken aangesneden. Het onderzoek had tot doel om meer inzicht te krijgen in het proces van landwinning aan het IJ tijdens de veertiende- en vijftiende-eeuwse stadsuitbreidingen van Amsterdam.
Overzicht van een deel van de profielsleuf langs de Martelaarsgracht. In het midden van de sleuf staan de niet uitgegraven heipalen van de kelder van Martelaarsgracht 6. Op deze hoogte heeft rond 1400 de waterrand van het IJ gelegen
In het laatste kwart van de veertiende eeuw lag de stadspoort richting Haarlem nog ter hoogte van het huidige snijpunt Nieuwendijk–Martelaarsgracht. Rond 1425 verschoof de westelijke stadsgrens richting Singel en werd de stad in noordelijke richting uitgebreid door aanplemping van het IJ. Deze landwinning was waarschijnlijk al eerder opgestart. De vroedschap verkocht percelen water die gedempt konden worden. Van de aangeplempte grond moest 20 voet (circa 6 meter) langs de oever onbebouwd blijven voor een vrije doorgang. Later is hier de Haring Pakkerij, het westelijke deel van de tegenwoordige Prins Hendrikkade, ontstaan.
Tijdens de opgraving zijn geen beschoeiingen van het historische havenfront aangetroffen, maar wel werden sporen van de IJ-oever getraceerd met aanwijzingen voor een gefaseerde landwinning. De waterrand van het IJ moet rond 1400 ter hoogte van de huidige perceelscheiding Martelaarsgracht 6 en 8 hebben gelegen. Deze grens was verstoord door een rij heipalen van een latere keldervloer. De rietoever van het IJ bevond zich ten zuiden van deze lijn, ter hoogte van de percelen Martelaarsgracht 8 en 10, op een diepte van circa 2.00 m ÷ NAP. De oever was opgehoogd met een pakket klei en zand. Sporen van de natuurlijke IJ-bodem werden in het noordelijk deel van de profielsleuf, ter hoogte van de percelen 4 en 6, teruggevonden. Kenmerkend voor deze onderwaterbodem was dat hier rietgroei ontbrak en zich een bezinksellaag van asresten en houtskool had afgezet. Op deze gruizige laag was weer een ophoging van klei en veenzoden aangelegd.
Het noordelijk deel van de profielsleuf met links de ingegraven kuip met teer en breeuwselresten en rechts het typische 'dambordpatroon' van een veen-kleizodenophoging.
Beide ophogingen, van de oever en van het waterdeel voor de oever, waren met verschillende materialen gerealiseerd. Ze zullen snel na elkaar zijn aangelegd, want de loopvlakken op beide ophogingen ter weerszijden van de natuurlijke watergrens (percelen 6 en 8) dateerden allen uit 1400-1450. Opvallend was dat het noordelijk deel van het loopvlak relatief veel as en antraciet bevatte, zwarte (teer?)verkleuringen vertoonde en een scherpe teerlucht had. Ook was er een houten kuip ingegraven met harpuis (hars) en haar (breeuwsel) resten. Dit zijn allemaal tekenen die er op wijzien dat hier, langs de nieuw aangelegde oever, werkzaamheden werden uitgevoerd voor het onderhoud van schepen, met name het kalefateren (breeuwen) en teren van de scheepsrompen. Uit verschillende bouwresten kon worden geconcludeerd dat het terrein rond het midden van de 15e eeuw met huizen werd bebouwd. Onder de moderne fundering van Martelaarsgracht 6 werden enkele op elkaar gestapelde stukken eikenhout gevonden, die onderdeel waren van de fundering van het eerste huis of werkplaats dat hier heeft gestaan. Andere restanten van de bewoningsfase na 1450 bestonden uit fragmenten van plavuizenvloeren. Door de aanleg van diepe kelders in de twintigste eeuw zijn alle andere sporen en structuren van jongere datum verdwenen.