כאלף שנה, מהתיישבות הנבטים ועד כמאה שנה לאחר הכיבוש הערבי (מהמאה השנייה לפנה"ס ועד המאה השמינית לסה"נ), התקיימו בנגב יישובי קבע. בשיאה של תקופה זו, בתקופה הביזנטית, היו בנגב שבעה ישובים גדולים המכונים בספרות "ערי הנגב" - חלוצה, רחובות בנגב, ניצנה, שבטה, עבדת ממשית וחר' סעדון - ועשרות רבות של בתי חווה. תושבי הנגב בתקופה זו בנו את בתיהם בבניית אבן משובחת, נטעו כרמי גפן וזית, התמחו בייצור יין ושמן וקיימו מערכת חקלאית המבוססת על איסוף קפדני של מי הנגר מהמדרונות והובלתם אל חלקות קרקע חקלאית בעמקי הנחלים. הם הותירו אחריהם כנסיות מרשימות מעוטרות בשיש, בציורי קיר ובפסיפסים ובהן גם כתובות ביוונית.
המחקר שליבו היה עבודת הדוקטורט חתר לברר כיצד הצליחה מערכת יישובית וחברתית זו להתקיים ולפרוח באזור מדברי צחיח. השאלות שהוצגו התייחסו מצד אחד לארגון החברתי של תושבי הנגב ולתפקידן של האימפריה והכנסייה בהצלחה יישובית זו; ומצד שני להיבטים החומריים כמו איסוף ואיגום מים, מבנה המערכות החקלאיות והרכב המערך היישובי. כחלק ממחקר זה נדונה גם השאלה האם היה האקלים בנגב בשלהי העת העתיקה גשום יותר מהמצב בימינו והתשובה שניתנה הייתה שלילית.
במהלך המחקר בוצע סקר ארכיאולוגי של כמאה קמ"ר. המחקר הניב ספר, דו"ח של מפת סקר ארכיאולוגי ומספר ניכר של מאמרים.