Το 1992, η Ολλανδική Αρχαιολογική Σχολή υπό τον καθηγητή Η. Reinder Reinders, διεξήγαγε επιφανειακή έρευνα κατά την οποία εντοπίστηκαν κεραμικά θραύσματα της εποχής του Χαλκού, καθώς και λίγα βυζαντινά του 12ου αι. μ.Χ. Τελικά, η έρευνα αυτή επιβεβαίωσε τα συμπεράσματα των Wace, Thompson και Volgraff.
Το 2005, ξεκίνησε συστηματική έρευνα, από το Τμήμα Ιστορίας, Αρχαιολογίας και Κοινωνικής Ανθρωπολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας και τη ΙΓ' Εφορεία Προϊστορικών και Κλασικών Αρχαιοτήτων. Κατά τον πρώτο χρόνο της έρευνας αυτής, βρέθηκαν ίχνη από πασσαλότρυπες και πήλινο δάπεδο, στοιχεία που συνηγορούν στην ύπαρξη πασσαλόπηκτης οικίας της πρώιμης Εποχής του Χαλκού.
Στη συνέχεια, βρέθηκε πως μεγάλο μέρος του όγκου του γήλοφου σχηματίστηκε από την έντονη οικιστική δραστηριότητα της Εποχής του Χαλκού, με συνεχή επισκευή και ανακατασκευή κτισμάτων από πηλό και ξύλινους πασσάλους. Επίσης εντοπίστηκε λάκκος με ευρήματα όλων των περιόδων, με νεότερο από αυτά ένα αργυρό νόμισμα των Φωκέων, των αρχών του 5ου αι. π.Χ.
Γενικά, τα ευρήματα από τα Ζερέλια αποτελούνται από θραύσματα αγγείων, πήλινα σφονδύλια (αγνύθες), αιχμές βελών και εργαλεία από πυριτόλιθο. Η γενική εικόνα για τον οικισμό δείχνει καλά οργανωμένη αγροτική κοινότητα που εκμεταλλευόταν άριστα τους διαθέσιμους φυσικούς πόρους.
Σύμφωνα με παλαιά ιστορία που ανέφερε ο αρχαιολόγος Δημήτρη Θεοχάρης στον R. Reinders , «ο ναός της Αθηνάς Ιτωνίδος ευρίσκεται σε μία από τις δύο λίμνες, και γίνεται αντιληπτός μόνο όταν η στάθμη της λίμνης πέφτει πολύ χαμηλά». Όμως, ο ίδιος ο Reinders διαβεβαιώνει ότι, αν και η λίμνη ξεράθηκε προσωρινά, μετά τον σεισμό του 1980, δεν αναφάνηκαν αρχιτεκτονικά μέλη και συμφωνεί με τη διατυπωθείσα άποψη ότι είναι απίθανο αυτά να βρίσκονται θαμμένα στα ιζήματα του πυθμένα των λιμνών.
Επίσης, 800 μ. δυτικότερα, βρίσκεται παλαιότερος προϊστορικός οικισμός (Αρχαιότερης και Μέσης Νεολιθικής), στη θέση Καρατζάνταγλι (σημ. Καστράκι). Η σχέση του οικισμού Μαγούλα Ζερέλια με τις λίμνες και τον οικισμό στο Καραντζάνταγλι είναι σημαντική για την κατανόηση της προϊστορικής κατοίκησης στην περιοχή νότια και νοτιοδυτικά του Αλμυρού.
Κατά την Τουρκοκρατία, πιθανολογείται πως στη Μαγούλα Ζερέλια βρισκόταν το τουρκικό χωριό Ικίζ Γκιολ (Δίδυμες Λίμνες).