Στη θέση της σημερινής Τυλίσου έχει ανασκαφεί, στις αρχές του αιώνα, σημαντική Μινωική πολιτεία από τον αρχαιολόγο Ιωσήφ Χατζηδάκη. Η ιστορία της αρχίζει από την Προανακτορική περίοδο, αλλά ακμάζει κατά τη Νεοανακτορική (1650-1450 π.Χ.) και Μετανακτορική περίοδο (1450-1200 π.Χ.).
Αποτελούσε ουσιαστικά διοικητικό παράρτημα του μεγάλου ανακτορικού κέντρου της Κνωσού, και ήλεγχε το στρατηγικό πέρασμα από τη κεντρική στη δυτική Κρήτη.
Το μινωικό κέντρο της Τυλίσου είχε τον έλεγχο της οικονομικής δραστηριότητας της πλούσιας περιοχής του Μαλεβιζίου αλλά και του μεγάλου πλουτοπαραγωγικού χώρου (κτηνοτροφία, ξυλεία, μαλλί) του Ψηλορείτη.
Η πόλη καταλάμβανε μεγάλη περιοχή και υπάρχουν ίχνη σπιτιών από προγενέστερες περιόδους διάσπαρτα σε όλη την περιοχή . Από τη σημαντική μινωική πόλη έχουν ανασκαφτεί τρία μέγαρα, στα βόρεια του σημερινού χωριού. Η αρχιτεκτονική τους είναι παρόμοια με εκείνη της Κνωσού και πιο εντυπωσιακή ακόμα και από άλλα ανακτορικά κτίρια (π.χ. Μάλια), ενώ τα ευρήματα που ανασκάφηκαν στη περιοχή μοναδικά. Μεταξύ άλλων βρέθηκαν τρεις τεράστιοι λέβητες, μοναδικοί σε όλο το Αιγαίο, καθώς και το μεγαλύτερο και τελειότερο τεχνοτροπικά, στο είδος του, χάλκινο ειδώλιο. Τα ευρήματα αυτά πιστοποιούν το μέγεθος της πολιτείας, το πλούτο της και τις πολλές εμπορικές της σχέσεις καθώς και το ότι μάλλον αποτελούσε μεγάλο κέντρο χαλκουργίας.
Στα ιστορικά χρόνια συνέχισε να υπάρχει η πόλη και μάλιστα έκοβε και δικά της νομίσματα, στα οποία εικονιζόταν η Ήρα, ο Απόλλωνας, ή ένας κυνηγός με τόξο και κεφάλι αιγάγρου.
Το μεγαλύτερο από τα τρία μινωικά μέγαρα είναι η Οικία Α, που ήταν διώροφη και είχε μνημειώδη είσοδο με δύο πεσσούς. Περιλάμβανε αίθουσα με πολύθυρα, και πλακόστρωτα, δωμάτιο με πεσσό, δεξαμενή καθαρμών, στοές και αποθήκες. Στο αρχειοφυλάκιο του μεγάρου βρέθηκαν μεταξύ άλλων πήλινες πινακίδες με γραμμική Α γραφή και χάλκινο τάλαντο.
Μεγαλοπρεπής ήταν και η Οικία Γ. Η Οικία Β πιαθνότατα είχε αποθηκευτική ή διοικητική χρήση. Στη θέση της Οικίας Γ ιδρύθηκε στη Μετανακτορική περίοδο μέγαρο μυκηναϊκού τύπου.
Δυτικά από την Οικία Γ υπάρχει πλακόστρωτη αυλή και δρόμος και έχει αποκαλυφτεί τμήμα του υδραγωγείου με πήλινους σωλήνες. Ερείπια κτιρίων στα βόρεια και βορειοδυτικά της Οικίας Γ περιλάμβαναν ένα βωμό. Λείψανα άλλων σπιτιών βρίσκονται στα ανατολικά της Οικίας Α.
Γύρω από το σημερινό χωριό, έχουν ανασκαφτεί μετανακτορικοί θαλαμωτοί τάφοι με ζωγραφιστές λάρνακες και ωραία πήλινα αγγεία και άλλα κτερίσματα.
Στα δυτικά της Τυλίσου είναι το σπήλαιο της Τραπέζας, που αποτελούσε τόπο λατρείας στη Μινωική περίοδο. Στο ύψωμα Κορφή του Πύργου, έχει ανασκαφτεί ιερό κορυφής.
