Ботай қонысын 1980 жылы Солтүстік Қазақстан археологиялық экспедициясының мүшесі В.Ф. Зайберт ашты. Археологиялық қазба жұмыстарына сол уақытта ректор Шәкенов Қанаш Шәкенұлы басқарған Петропавл педагогикалық институтының студенттері көмектесті. 

Қоныстағы алғашқы қазба жұмыстары отандық ғылымға 40 мыңға дейін артефакт берді. Кейіннен Красный Яр, Васильковка IV, Рощинское, Баландино, Сергеевка елді мекендері ашылды. 1980 жылдары энеолиттік кезеңдегі осы қоныстарды зерттей келе, В.Ф. Зайберт жаңа археологиялық мәдениет - "Ботай мәдениетін" бөлу туралы қорытындыға келді. Қоныс пен археологиялық мәдениет Ботай атауын жергілікті қазақ рулары көшбасшыларының бірінен алды. Солтүстік Қазақстан археологиялық экспедициясы қонысты зерттеген алғашқы жылдары 7528 шаршы метр мәдени қабатын қазды.

1983 жылдың жазында Ботай қонысының қазба жұмыстары орнында Бүкілодақтық далалық археологиялық семинар өткізілді. 1983-1985 жылдары Солтүстік Қазақстан археологиялық экспедициясының археологтар ұжымы елеулі табыстарға қол жеткізді. 1985 жылы "Ботай энеолиттік қонысындағы қыш ыдыстардың кешендері" атты мақаласы Зайберт В.Ф. пен Мартынюк О. И. бірлесіп шығарылды, Атбасар мәдениетінің неолит ыдысының негізінде Ботай қыш ыдысының пайда болуы туралы мәлімдеме айтылды.

1985 жылы Чернай И.Л. - "Оңтүстік Орал және Солтүстік Қазақстанның энеолит-қола ескерткіштеріндегі материалдар бойынша тоқыма ісі және қыш ыдысы", Заитов В. И. - "Ботай қонысының тас еңбек құралдарының сипаттамасы", Даниленко Т. А. - "Ботай қонысының сүйек құрал-саймандары", Зайберт В.Ф., Плешаков А. А. - "Ботай қонысының шабу құралдары" атты материалдары жарияланды.  Ботай мәдениетінің жалпы сипаттамасы Зайберт В.Ф. "Ботай қонысы және Солтүстік Қазақстанның энеолитін зерттеу міндеттері" атты жарияланымында берілген.

1994 жылы профессор Зайберт В.Ф. бірқатар британдық университеттерде Ботай туралы дәрістер циклін өткізді. Сол жылы "Еуразияның ерте жылқы өсірушілері" Халықаралық симпозиумы аясында Кембридж археологиялық музейінде Ботай мәдениеті туралы көрме ұйымдастырылып, оған әлемнің 16 елінен 80 ғалым қатысты.

1996 жылы Ботай материалдарының қазақстандық-германиялық зерттеу жұмыстары басталды. Ботай қоныстарының материалдары археология – трасология, типология, остеометрия, радиокөміртекпен танысу, геомагниттік түсірудің дәстүрлі әдістері арқылы зерттелді. Геомагниттік зерттеулер 1990 жылдардың басында шетелдік зерттеушілердің қолдауымен жүргізілді. Сондай-ақ, 1990 жылдары Кембридж, Оксфорд, Бристоль, Экзетер зертханаларының көмегімен сүт өнімдерінің майлы іздерін анықтау үшін қыш ыдыстардағы күйіктерді талдау бойынша зерттеулер жүргізілді.

Ботай жылқысын қолға үйретудің дәлелдерін анықтауда Л. Н. Макарова, Т. Н.Нурумов, С. С. Калиева, шетелдік зерттеушілерден – Л. Л. Гайдученко (Челябинск, РФ), С. Олсен (Карнегидің табиғи тарих музейі, АҚШ), Д. Энтони, Д. Браун (Хартвик колледжі, АҚШ), Н. Бенеке, А. Фон Дендриш (Германия), М. Левин (Кембридж, Ұлыбритания) А. Оутрам (Экзетер, Ұлыбритания), Р. Бендри (Винчестер, Ұлыбритания), А. Каспаров (РАН, Ресей) Д. Орландо белсенді қатысты.

1990 жылдардың ортасынан бастап Ботай мәдениетін зерттеу баяулады. Бірақ жыл сайын Ботай қонысын зерттеу үшін археологиялық қазба жұмыстары жүргізілді.

2000 жылы Ботай қонысы "Көкшетау"мемлекеттік ұлттық табиғи паркінің құрамына енді. 2001 жылы Көкшетау археологиялық экспедициясы Ботай қонысының айналасындағы ұзындығы 3600 м қорғау аймағын белгіледі. Қоршауды орнату ескерткіштің қорғау аймағына мал мен автокөліктің кіруін шектеді. 2005-2006 жылдары Ботай қонысынан табылған артефактілердің бір бөлігі Алматы қаласындағы Қазақстан Республикасының Орталық музейіне берілді.

2004-2006 жылдардағы "Қазақстан Республикасының тарихи-мәдени мұрасын зерттеу және сақтау" мемлекеттік бағдарламасын жүзеге асыру аясында Көкше академиясының қызметкерлері Ботай мәдениетін зерттеуге елеулі үлес қосты. Көкшетау археологиялық экспедициясының нәтижелері "Ежелгі дала құпиялары" ұжымдық монографиясында баяндалған.

2009 жылы Халықаралық "Science" журналында Ботай энеолиттік қонысында жылқыны қолға үйретудің алғашқы жағдайлары және ботайлықтардың қымыз дайындағандығы көрсетілген мақала жарияланды. 2007-2011 жылдар аралығында археологиялық қазба жұмыстары тоқтатылды. Бұл уақыт кезеңі Ботай мәдениетінің тұжырымдамалық аспектілерін ұғыну үшін пайдаланылды. 2011 жылы В.Ф. Зайберттің "Ботай. Дала өркениетінің қайнар көздері" атты жалпылама монографиясы жарық көрді.

2017 жылы Алан Оутрам тіс қалдықтарында сақталатын ақуыздарды анықтау үшін масс-спектрометрияның жаңа әдісін қолданды. Сол жылы Ананьевская Э. (Вильнюс, Литва) милиацинді сынау үшін үлгілерді зерттеді.

2017 жылы Ботай археологиялық ескерткіші Қазақстанның киелі ескерткіштерінің мемлекеттік тізіміне "Рухани жаңғыру" жаңа мемлекеттік бағдарламасы аясында археологиялық зерттеу нысаны ретінде енгізілді. "Ботай мәдениетінің әлеуметтік-экономикалық және дүниетанымдық аспектілерін, оның ішінде Ботай мәдениетінің киелі контекстері мәселелерін қайта құру" жобасы әзірленді. 2018 жылы ҚР МСМ Қазақ ғылыми-зерттеу мәдениет институтының қолдауымен профессор В.Ф.Зайберттің авторлығымен "Ботай мәдениетінің киелі контекстері" монографиясы жарық көрді.  2018 жылғы 21 қарашада Қазақстан Республикасының экс-президенті Н.Ә. Назарбаевтың "Ұлы даланың жеті қыры" атты мақаласында Ботай салт-дәстүрлер мәдениетін қалыптастырудың маңызды контекстерінің бірі ретінде қарастырылады.

"Ботай" мемлекеттік тарихи-мәдени музей-қорығының 2018 жылы құрылуы Ботай қонысындағы көпжылдық зерттеулердің нәтижесі болды.