Pirmoreiz Vīnakalnu pieminējis Augusts Bīlenšteins (August Bielenstein) 1892. gadā, uzskatot to par Ikšķiles lībiešu apmetni. 1922. gadā leksikonā par Livonijas pilīm pilskalnu atzīmēja Karls fon Lēviss of Menars (Karl von Löwis of Menar). 1930. gadā pilskalna uzmērījumu, foto un aprakstu publicēja Ernests Brastiņš grāmatā “Latvijas pilskalni. Vidzeme”. 1967. gadā pilskalnu pilnībā izpētīja Jānis Graudonis, konstatējot, ka tā ir vēlā bronzas laikmeta dzīvesvieta.

E. Brastiņš atzīmējis teiku, kurā stāstīts, ka pēc lieliem plūdiem “zviedru laikos” no kalna izvēlušās mucas ar vīnu, no kā arī radies kalna nosaukums.

Pilskalns bija ierīkots Daugavas senlejas ziemeļu krastā, smilšainā morēnu paugurā; tam bijušas stāvas nogāzes un izlīdzināts plakums. Pilskalnu ievērojami postījuši krievu armijas apmācību rakumi, bet vēlāk – Pirmā pasaules kara tranšejas. Pilskalnā izlauzti akmeņi Ikšķiles baznīcas pārbūvei. 20. gs. 60. gados, projektējot jauno autoceļu Rīga–Ogre, trase tika ieplānota tieši pāri Vīnakalnam, tāpēc saskaņā ar tā laika likumiem 1967. gadā pilskalnu pilnībā izpētīja. Tagad tā vietā atrodas autostāvvieta. 

Arheoloģiskajos izrakumos izpētītajā 1550 m² platībā tika ietverts viss pilskalna plakums un arī tā nogāze. Pilskalna apdzīvotībā izšķirami divi posmi. Par senāko posmu liecināja paugura augšdaļas ziemeļrietumu pusē esošajā dabiskajā ieplakā izveidojies 0,16 m biezs tumšs kultūrslānis, kurā atrada kaula senlietas, dzīvnieku kaulus, gliemeņu vākus, švīkātās keramikas lauskas. Par šī posma dzīvesvietas nocietinājumu elementu uzskatāms gar ieplakas lejasmalu atklātais 1,2 m dziļais un 1,2 m platais grāvis. Celtņu vietas nebija saglabājušās. Spriežot pēc deguma pēdām kultūrslānī, senākā dzīvesvieta gājusi bojā ugunsgrēkā.

Otrajā posmā tika noraktas stāvākās kalna nogāzes, izlīdzināts un paplašināts kalna plakums, pārklājot ziemeļrietumu puses ieplaku ar 1,5–2,5 m biezu uzbērumu. Šī smilšu uzbēruma stiprināšanai pret nobrukumu tā pamatā gar jaunveidojamā plakuma ziemeļu un rietumu malu iebūvētas 2,5–3,5 m garas, ap 2,2 m platas un līdz 1,2 m dziļas koka kameras. Citur nogāzēs smilšu uzbērumus nostiprināja ar sarkano mālu klājumu, tajā divās kārtās guldot laukakmeņus un plienakmeņus, tā izveidojot ļoti stāvas nogāzes. Šo zemes darbu rezultātā tika iegūts ap 550 m² liels neregulāra četrstūra formas plakums, kurā kultūrslāņa biezums bija 0,3–1 m, vietām pat 1,5 m. Celtnes 5–7 m platā joslā bija izvietotas gar plakuma malām cieši pie aizsargvaļņa. Aizsargvalnis laika gaitā ticis iznīcināts un izrakumu laikā bija konstatējams vāji. Ēku izmēri 4–4,5 x 4,5–5 m. Celtņu joslā atklāja 20 no akmeņiem krautu pavardu vietas. Pavardi bijuši apaļi vai iegareni, nedaudz iedziļināti 1–2 m diametrā. Plakuma centrālā daļa 120–160 m² platībā acīmredzot bija neapbūvēta, jo kultūrslānis tur bija vājāks un ar atradumiem nabadzīgs. Koridorveida ieeja nocietinājumā bija izbūvēta no ziemeļrietumiem. Kalna pakājē tā bija 2,2 m plata, tālāk kļuva šaurāka, un pie ieejas plakumā tās platums bija vairs tikai 1,2 m.

Vīnakalnā atrada 280 akmens, kaula, raga, māla un bronzas senlietas. Starp tām bija akmens cirvju fragmenti, graudberži, galodas, slīpējamie akmeņi, raga cirvji, rokturi, dažādi smaiļi, kaula rotadatas, kaula bultu gali, māla tīģeļu un lejamveidņu fragmenti, bronzas īlens un bronzas apročveida riņķa fragments. Atrada arī ap 3000 māla trauku lausku, no kurām 90 % bija ar švīkātu, 9 % – ar gludu, bet 1 % – ar tekstilnospieduma virsmu.

No kultūrslānī atrastajiem dzīvnieku kauliem 75,9 % piederēja mājlopiem, bet 24,1 % – meža dzīvniekiem. No mājlopiem 47,3 % bija liellopu, 21,5 % – cūku, 18,6 % – zirgu, 12,3 % – aitu un kazu, bet 0,3 % – suņu kauli. No meža dzīvniekiem visvairāk medīti bebri acīmredzot to vērtīgās kažokādas dēļ (64,7 %), aļņi (22,7 %) un mežacūkas (6,3 %). Niecīgā skaitā atrasti arī staltbriežu, lāču, ūdeļu un āpšu kauli.

Vīnakalns bija apdzīvots vēlajā bronzas un senākajā dzelzs laikmetā, 1. gadu tūkstotī pirms mūsu ēras. To apstiprina arī trīs Poznaņas radiokarbona laboratorijā veiktās analīzes, norādot 789.–476. gadu pirms mūsu ēras.