הארכאולוגים סבורים שבימי הבית השני המשיכו המים לזרום דרומה ונאגרו בברכה נוספת גדולת ממדים ששרידיה המרשמים החלו להיחשף בחפירות שנערכו בקיץ 2004, וממשיכים להיחשף גם היום. גודל הברכה בת ימי הבית השני הגיע לכ-3 דונם. רחוב ומדרגות רחבי ידים הובילו אליה. החופרים מניחים שברכה זו בנויה על שרידיה של ברכת השילוח הקדומה מימי הבית הראשון שאליה היטה חזקיהו המלך את מי הגיחון.
בִּרכת אל חמרה – "ברכת השלח"
לבִּרכת אל חמרה שנזכרה לעיל, כמאגר הקדום של העיר, זרמו "מי השילוח" וככל הנראה היא נקראה בימי המקרא "ברכת השִילוֹחַ". ברכה זו נזכרת בספר נחמיה: "ואת חומת ברכת הַשֶּׁלַח לגן המלך ועד המעלות היורדות מעיר דויד" (ג טו).
עד לאחרונה לא נתגלו שרידים של ברכת השילוח המקראית ורבו הדעות על מיקומה המדויק, אולם בחפירות האחרונות נחשפה הברכה מימי הבית השני במלוא הדרה ומתחתיה נתגלו שרידים אחדים לברכה מימי הבית הראשון.
גילוי הכתובת בקצה הנקבה מחזק את ההשערה ש"הברכה" המוזכרת בה הייתה בקרבת מקום. אך בשל אי מציאת שרידים ברורים לברכה שהתקין חזקיהו במוצא הנקבה הסיקו חלק מהחוקרים שמפעלו של חזקיהו לא הסתיים במקום זה אלא מספר מטרים דרומית יותר בברכת אל חמרה – היום גן ירק פורח. ברכה זו נבנתה על ידי סגירת שפך הגיא המרכזי בסכר ענק ושימשה שנים רבות לפני חזקיהו מאגר המים העירוני של ירושלים, מאגר שקיבל את מימיו מתעלת השילוח.
הארכאולוג עמיחי מזר הציע גישה המשלבת במידה מסוימת בין ההשערות השונות. לטענתו: "במקומה של ברכת השילוח הנוכחית היה פתח בנקבה שאפשר לתושבי העיר לגשת למקור מים זורמים מעין מעיין של ממש. המים שלא נשאבו נאגרו יחד עם ניקוז גשמים לברכת אל חמרה והעודפים זרמו דרך תעלת העודפים חזרה לקדרון להשקיה". ייתכן שהחפירות האחרונות המתבצעות בברכת אל חמרה בימים אלה ממש יפיצו אור חדש על סוגיה זו. בשולי ברכת השילוח מימי הבית השני (עליה נרחיב בהמשך) נתגלה, במפלס תחתון יותר, קיר סכר שיתכן וזמנו ימי הבית הראשון. לעת עתה אין לדעת עד היכן השתרעה הברכה בימי הבית הראשון ואם הייתה ברכה נוספת במוצא הנקבה.
בקייץ 2004 הזדמן אלי שוקרון (שותפו של רוני רייך בחפירות עיר דוד) לאזור הסמטה הצרה המחברת בין ברכת השילוח לכביש נחל קדרון בשעה שעובדי עירייה עסקו בשיפוץ קו ביוב שנזקק לתיקון. בשטח שנחשף בעבודות הבחין שוקרון במספר מדרגות המבצבצות אל פני השטח. שוקרון עצר מיד את העבודות והזעיק את שותפו רוני רייך שהגיע בריצה. ברגע שראה רייך את המדרגות צהל "אלו בוודאי המדרגות שירדו לברכת השילוח בימי הבית השני!".
החופרים המשיכו בחשיפת הברכה והמראה המסתמן היום בשטח הוא של ברכה מלבנית גדולה (אורך הצלע הארוכה שנחשפה הוא כ-70 מ') שאליה יורדים בשלושה גרמי מדרגות קצרים הנפרדים זה מזה במשטח ביניים. מדרגות האבן מקיפות את הברכה מכל עבר וחלקן בוודאי כוסו במי הברכה. מתחת למדרגות האבן נתגלו מדרגות בנויות טיח השייכות לשלב קדום יותר של הברכה. שלב זה שבו הותקנה הברכה לראשונה היה ככל הנראה בסוף התקופה החשמונאית או בתחילת תקופת הורדוס וזאת על פי ממצא מטבעות הנושאים את שמו של אלכסנדר ינאי (76-103 לפנה"ס).
חשיבותם של מי השילוח, בימי הבית השני, לטקס ניסוך המים על מזבח בית המקדש בחג הסוכות ולהכנת מי החטאת לטהרת טמאי מת, ידועה מהמקורות. המבנה המיוחד של הברכה הביא את החופרים להשערה שמי השילוח שימשו גם לתפקיד נוסף – במים אלה טבלו עולי הרגל וטהרו עצמם טרם שעלו לבית המקדש בשלוש הרגלים. רוני רייך שהתמחה בחקר מקוואות קדומים רואה דמיון בין הברכה מימי הבית השני למקוואות טבילה בני התקופה שנתגלו בחפירות הכותל הדרומי וברובע היהודי. לדעתו, עולי הרגל, שחנו אולי בנחל קדרון הסמוך, שתו ממי השילוח וטהרו עצמם בברכה. הממצא הארכאולוגי מאפשר הצצה נוספת להמשך מסלול עולה הרגל לאחר שסיים לטבול. בסמוך לברכה נתגלה ריצוף עשוי לוחות אבן, של רחוב הרודיאני רחב ידיים שהוביל מהברכה צפונה לאורך הגיא המרכזי לעבר הר הבית ובית המקדש.
הברכה מימי הבית השני חרבה במרד הגדול נגד הרומאים בשנת 70 לסה"נ. על כך מעידים מספר מטבעות שנתגלו באחת מפינות הברכה. המטבעות כולם מימי המרד המאוחר שבהם זמנו השנה הרביעית למרד שהיא שנת 70 לסה"נ. בשנים שלאחר החורבן שטפו גשמי החורף את סחף הגבעות במורד הגיא אל תוך הברכה, זו התמלאה בשכבה אחר שכבה של אדמה (עד 4 מ' במקומות אחדים) עד שנעלמה כליל מפני השטח. בסוף התקופה הרומית או בתחילת התקופה הביזנטית הותקנה ברכה חדשה במעלה הגיא במוצא הנקבה.
הנוצרים, בראשית התקופה הביזנטית, קראו בלשונם לברכה שבקצה הנקבה "סילואם" שהוא שיבוש המילה העברית "שילוח". סילואם התגלגל בשפה הערבית לסילואן ומכאן שמה של הברכה (ושם הכפר הערבי הסמוך) בפי המקומיים עד ימינו.
הברכה תפסה מקום של כבוד בירושלים הביזנטית. הרחוב המדורג והמרוצף שנזכר לעיל ושנמשך לכל אורך הגיא המרכזי הוביל אליה.
הנוסע מבורדו (שנת 333) מתאר ברכה מפוארת ורחבת ידים שהייתה מוקפת שדרות עמודים מארבעת צדדיה. הדפנות (22.5 מ' אורך כל צלע) נחצבו בסלע הטבעי ומעליו הייתה בניית גזית. באמצע הברכה עמדה מחיצה להפרדה בין גברים לנשים.
מאוחר יותר, הקימה הקיסרית אודוקיה (443 460), אשתו של הקיסר תאודוסיוס השני, מעל הברכה את כנסיית השילוח ולידה בית חולים (שרידי העמודים הנראים כיום בברכה שייכים למכלול זה). הכנסייה חרבה עם הכיבוש הפרסי (614) אך הברכה הייתה בשימוש גם בתקופה המוסלמית. ברבות הימים נפלו שדרות העמודים והדפנות התמוטטו. למרות תיקונים חוזרים ונשנים לא חזרה הברכה לפארה הקודם.
התיקון האחרון נעשה בשנת 1879 ואז קיבלה הברכה את צורתה הנוכחית הקטנה בהרבה (פחות מחמישית) מהברכה המקורית והנעדרת כל הדר. כשבליס גילה ב-1896 את ברכת ארבעת הסטווים ואת שרידי הכנסייה הזדרזו המוסלמים להקים מסגד במקום לבל ינסו הנוצרים לחדש את בניין הכנסייה.