Abandonnant définitivement la ville de Tharros, à partir de 1070, Oristano devint la nouvelle capitale du Giudicato d'Arborea (Xe siècle - 1410). Les habitants de Tharros, en effet, fatigués des menaces et des incursions continues des pirates sarrasins, ont décidé de se déplacer plus à l'intérieur des terres et sont ainsi venus à Oristano, un centre habité qui existait déjà à l'époque byzantine. Immédiatement, la nouvelle capitale disposait d'un système de défense qui fut renforcé à la fin de 1200 par le roi Mariano II. Il s'agit de la reconstruction de la ville d'Oristano à la fin du XIVe siècle, équipée de trois tours majeures situées près des entrées principales de la ville et de 28 tourelles mineures pour renforcer les murs. Au nord la tour de Mariano II, également connue sous le nom de Porta Manna ou Porta Pontis, au sud la tour de San Filippo, identique à la première, reliée au palais de résidence du roi et à sa cour, à l'est la tour de Portixedda, une petite tour qui est née comme les précédentes avec une base carrée mais qui a maintenant une base circulaire et une forme conique tronquée, résultat d'un remake qui a eu lieu à l'époque espagnole. Un fossé alimenté par les eaux de la rivière Tirso voisine longeait les murs rendant cette ville encore plus conquérable qui, reconstruite ici, présente les édifices religieux les plus importants de l'époque : la cathédrale romane de Santa Maria Assunta et son clocher octogonal sans le "Cipollone" en céramique polychrome ajoutée au XVIIIe siècle, le couvent et l'église de San Francesco, l'hôpital Giudicale, l'église de San Mauro, l'église à plan carré d'époque byzantine dédiée à San Saturnino et enfin l'église et le couvent de moniales cloîtrées de Santa Chiara.

La maquette reconstitue la ville de Tharros à l'époque de l'empereur Constantin (début du IVe siècle après JC). La ville, de fondation phénicienne, est mise en lumière avec les temples de Jupiter, Junon et Minerve, les thermes, l'aqueduc à deux ordres d'arches, l'amphithéâtre et la voirie. La ville de Tharros est située dans un système de vallées dominées par les bas-reliefs de la Torre di San Giovanni et Su Murru Mannu, qui l'abritent du vent dominant du nord-ouest. Dans une zone urbanisée peut-être déjà à l'époque phénicienne, mais certainement à l'époque carthaginoise, la ville fut habitée jusqu'au début du deuxième millénaire après Jésus-Christ. La viabilità risentì della geomorfologia del sito adeguandosi alle curve di livello, con l'eccezione del settore settentrionale dove in un momento indeterminato, forse già in età punica, furono tracciati due assi viari quasi rettilinei e paralleli che mettevano in comunicazione la città bassa con quella haute. L'urbanisme de Tharros n'a pas beaucoup varié avec l'avènement de la domination romaine à la fin du IIIe siècle avant J.-C. Des mesures de réaménagement urbain évidentes ne s'observent qu'au plus fort de l'époque impériale, avec le réaménagement de la bande surplombant le golfe de Oristano, où deux bâtiments thermaux ont été construits vers le milieu et la fin du IIe siècle après JC, tandis qu'un troisième complexe thermal a été construit dans une zone située derrière les thermes N.1 au IIe-IIIe siècle après JC Un petit aqueduc qui apportait de l'eau à la ville en la captant à partir d'un puits d'eau douce situé à un demi-kilomètre au nord de Tharros a été construit vers 200 avant J.-C. Une arène pour les jeux de gladiateurs et les venationes était encore construite à l'époque impériale avancée au sommet de la colline de Su Murru Mannu. Le port, à l'époque romaine, semble être situé dans le golfe d'Oristano non loin de la zone du complexe thermal le plus au nord.