בין השנים 1974–1983 השתתף בסקר מערכות קבורה מתקופת הברזל בירושלים. בין הבולטות במערות הקבורה שעלו בסקר היו מערות קבורה מתקופת בית ראשון בשטחי בית הספר הצרפתי למקרא ולארכאולוגיה בירושלים.[3] בהתאם למיקומי מערות הקבורה מימי בית ראשון, עשה ברקאי שימוש בשיטה מקסימליסטית לגבי היקף העיר ירושלים בימי בית ראשון וטען שבשטחי הרובע המוסלמי והנוצרי של היום היו שכונות מיושבות, גם אם לא מוקפות חומה, בסוף ימי בית ראשון.[4]
החל משנת 1975 עסק ברקאי בחפירות בכתף הינום, בתחילה בקנה מידה מצומצם, ולאחר מכן בחפירות מסודרות בשנים 1979, 1980 ו-1988, 1989 ו־1994. בחפירות אלו גילה קבוצה של כשבע מערות קבורה, ובהן ממצאים רבים מסוף תקופת בית ראשון. ואולם הממצאים שזכו לפרסום הנרחב ביותר היו לוחיות ברכת כהנים, שתי לוחיות כסף קטנות ומגולגלות ששימשו קמע, ועליהן חרוטות ברכות, שהן זהות כמעט לחלוטין בנוסחן לברכת הכהנים שבמקרא, למעט קטע קצר אחד החסר בהן ומופיע במקרא.
גבריאל ברקאי ויצחק צוויג, "אור חדש על הר הבית", אריאל 175, תשס"ז.
גבריאל ברקאי ויצחק צוויג, "חידושים במפעל סינון העפר מהר הבית", בתוך: אייל מירון (עורך), מחקרי עיר דוד וירושלים הקדומה; דברי הכנס השמיני, תשס"ז.
Zachi Dvira, "Gabriel Barkay - A Living Legend Archaeologist", in: Robert Detsch & André Lemaire (אנ') (eds.), Gabriel — Tell this Man the Meaning of his Vision (Daniel, 8:16) — Studies in Archaeology, Epigraphy, Iconography and the Biblical World in honor of Gabriel Barkay on the occasion of his 80th bithday (22 June 2024), Tel-Aviv, 2024, pp. X-XXX.
Gabriel Barkay et al., "The Amulets from Ketef Hinnom: A New Edition and Evaluation", Bulletin of the American Schools of Oriental Research 334, American Schools of Oriental Research, May 2004
Gabriel Barkay et al., "The Challenges of Ketef Hinnom: Using Advanced Technologies to Reclaim the Earliest Biblical Texts and Their Contexts", Near Eastern Archaeology 66 (4), American Schools of Oriental Research, December 2003
Gabriel Barkay, Zvi Ilan, Amos Kloner & Dan Urman, (1974) "Archaeological Survey in the Northern Bashan (Preliminary Report)
", Israel Exploration Journal 24, pp. 173-184
^גבריאל ברקאי, עמיחי מזר ועמוס קלונר (1975). בית-הקברות הצפוני של ירושלים בימי בית-ראשון. קדמוניות ח'. עמ' 71-76.