Prirodni izvor nalazi se na južnoj strani granitnog brežuljka koji se u odnosu na okolicu izdiže 15-ak metara, a proteže se oko 400 m u smjeru istok-zapad. Lokacija koja obuhvaća izvor, uzvisinu i užu okolicu nalazi se na sjeveru drevnog Raja, odnosno na jugoistoku modernog Teherana. Od susjedne uzvisine Kuh-e Safaije i tvrđave Raškan udaljen je oko 300 m prema sjeverozapadu, a nadmorska visina podnožja iznosi oko 1070 m. Glavni faktori koji su uvjetovali naseljavanje Češme-Alija još u prahistoriji bili su stalnost pitke vode, okolna plodna polja, povoljna topografija za obranu, te prije svega smještaj na pouzdanom historijskom putu uz Alborz koji je igrao veliku ulogu prilikom ljudskih migracija u Jugozapadnoj Aziji.
Arheologija
Prva arheološka istraživanja Češme-Alija početkom 20. vijeka predvodili su Francuzi koji su zbog tradicionalno dobrih odnosa gotovo imali monopol na sva historijska istraživanja u Iranu. Godine 1912. iskopavanja je predvodio J. de Morgan, a nastavljena su 1924. pod vodstvom francuske diplomatske misije iz Teherana. Provedene analize nisu imale većeg utjecaja u svijetu arheologije s obzirom da veće stručne publikacije nisu objavljene, već isključivo sažeci u obliku memoara.
Češme-Ali u arheološkim publikacijama prvi se put ozbiljnije pojavljuje 1942. godine kada D. E. McCown objavljuje pregled prahistorijskekronologijeIrana. Narednih pola vijeka istraživanje Češme-Alija uglavnom je bilo ograničeno na katalogizaciju pronađenog materijala odnosno utvrđivanje veza s Tape-Hesarom i Tape-Sialkom. Koncem 1990-ih godina, iranski arheolog H. Fazeli provodi nova iskopavanja na lokaciji, no u znatno manjoj mjeri u odnosu na Schmidta s obzirom da su većinu rubnih dijelova lokaliteta progutala suvremena predgrađa. Nakon stečenog doktorata na Univerzitetu u Teheranu, Fazeli tijekom 2000-ih pokreće plodnu suradnju s britanskim, australskim i američkim arheolozima čime se ostvaruje komparativan uvid u materijale pohranjene u Teheranu i Pennsylvaniji, te objavljuju nove sinteze o Češme-Aliju.
Neolitik
Neolitička nalazišta iz 6. milenijuma pne. nad izvorom Češme-Ali otkrivena su još 1930-ih godina pod vodstvom E. F. Schmidta. D. E. McCown dijeli prahistorijski arheološki materijal s Češme-Alija u dvije skupine − IA (donji i gornji) i IB, te poistovjećuje kronologiju potonje sa I.-III. periodom Tape-Sialka (5500. − 4000. pne.). Temeljem novih komparativnih istraživanja Tape-Zagea i Tepe-Gabristana kod Kazvina, arheolog J. Madžidzade revidirao je kronologiju središnje Iranske visoravni i podijelio je na arhaično, rano, srednje i novi visoravanski period. Na takvoj osnovi Češme-Ali IA može se klasificirati u rano visoravansko, odnosno Češme-Ali IB u srednji visoravanski period.
Prahistorijski nalazi sa centralne Iranske visoravni ukazuju da je krajem 5. milenijuma pne. stanovništvo ove regije na temelju poljodjelstva i stočarstva razvilo jedinstvenu kulturu koja se neprekidano održala puna tri tisućljeća. U početku su živjeli u malim kućama od nabijene zemlje prekrivenih blatom, a kasnije su počeli rabiti nepečenu opeku s utiscima prstiju zbog kvalitetnijeg prijanjanja veziva. Utisci su često bili ožbukani i obojeni u crveno. Stanovnici su sahranjivali mrtve ispod vlastitog kućnog poda, a kosturi su prekrivani crvenim okerom. Mrtvu dojenčad ponekad bi pokapali u malim ćupovima.
Umjetnička i tehnološka dostignuća prahistorijskih stanovnika Češme-Alija očituju se u lončarstvu. U početku su izrađivali mekanu keramiku s dodacima slame, obično poliranu i ukrašenu jednostavnim geometrijskim motivima. Crveni oblici ove keramike također su rađeni, no počeli su prevladavati u kasnijem periodu. Druga, finija vrsta crvene keramike bila je ona s pijeskom, a njegova polirana površina ukrašena je crnom bojom. Sve navedene vrste keramike oblikovane su ručno, bez upotrebe lončarskog kola. Slamnata keramika kasnije se razvila u tzv. klasičnu češme-alijsku keramiku s jasnim crvenkasto-narančastim tijelom, obloženu premazom, često i poliranu odnosno u potpunosti obojenu u crno ili tamno smeđe. Osim geometrijskih motiva, na keramici se pojavljuju i prikazi biljaka, dugonogih ptica, magaraca, koza, pasa, riba, te rijeđe i ljudskih figura.
Srednji visoravanski period kod Češme-Alija i srodnih nalazišta na Iranskoj visoravni obilježeno je širenjem tzv. šljivaste keramike, no kulturni prodor egzotičnih utjecaja bio je kratkotrajan i geografski ograničen. Naime, Češme-Ali IA (gornja) razvila se u kulturu Češme-Ali IB, isto kao i kod Hesara, Sialka i Gabristana. Karakteristične koncentrične brazde na keramici ovog perioda dokaz su uvođenja lončarskog kola u proizvodnju. Također, za razliku od ranije crvene keramike, IB posude oslikane su isključivo na gornjim dijelovima i visoka kružna baza obično im je ukrašena s tri ili četiri vertikalne linije. Repertoar geometrijskih, biljnih, životinjskih i ljudskih motiva bio je veći nego ranije, no boje su uvijek bile jednolične: tamno smeđe, crne, te crvenkaste u slučaju neravnomjernog pečenja. Osim neolitičkih iskopina pronađeni su i materijali koji se datiraju u rano željezno doba (1200. − 1000. pne.).
Neposredno iznad istočng dijela izvora nalazi se veliki reljef približnih dimenzija 12 x 5 m kojeg je u ranom 19. vijeku dao urezati kadžarski vladar Fateh Ali-šah (vl. 1797. − 1834.). Slične reljefe dao je urezati i u Kermanšaškoj pokrajini i Farsu što svjedoči da je bio inspiriran drevnim ahemenidskim (Behistun) odnosno sasanidskim prikazima (Nakš-e Rustam). Lokacija rajskog reljefa odabrana je zato što je Češme-Ali bio vrlo posjećeno mjesto kako za putnike s konjima i magarcima tako i lokalno stanovništvo koje je ondje pralo tepihe vjerujući da ih izvorska mineralna voda pomlađuje.
Reljef s prikazom vladara i njegovih podanika organiziran je u tri panela podijeljena dvama stupovima. Na središtu glavnog panela prikazan je Fateh Ali-šah sjedeći na prijestolju, nosi visoku kapu s tri ergete i ima vrlo izražene brkove odnosno dugu bradu. Mač i bodež pričvršćeni su mu za remen, dok u ruci drži žezlo. Na njegovoj desnoj ruci sjedi sokol, a iza prijestolja nalazi se podanik sa suncobranom. Šahovi podanici poslagani su u dva reda, a devet likova s njegove desne strane identificiraju se kao Naib Sultane, Husein Ali i Tagi Mirza (gore), te Muhamed, Ali Mirza, Fateh-Ali Mirza, Abdulah Mirza, Bačme Mirza i jedan nepoznat (dolje). Likovi s njegove lijeve strane su Ali-Nagi Mirza, Veri Mirza i Malek Mirza (dolje), dok uz samog vladara stoje Hedar Mirza i Mohalah Mirza. Svi navedeni likovi prikazani su s dugim bradama, a dva najmanja su Mučul Mirza i Kameran Mirza. Uz gornju odnosno bočne strane reljefa urezani su i natpisi.
(en) Dyson, Robert Harris (15. 12. 1991.). "i. The Neolithic Period through the Bronze Age in Northeastern and North-central Persia", Ceramics, Encyclopædia Iranica. New York: Columbia University.
(en) Fazeli, Hassan; Coningham, Robin; Batt, Cathy (2004.). Cheshmeh-Ali Revisited: Towards an Absolute Dating of the Late Neolithic and Chalcolithic of Iran's Tehran Plain, Journal of British Institute of Persian Studies XLII. London: British Institute of Persian Studies, str. 13.-24., ISSN0578-6967, OCLC204096545.
(en) Matney, Timothy (1995.). Re-excavating Cheshmeh Ali, Expedition Magazine XXXVII. 2. Philadelphia: University Museum of the University of Pennsylvania, str. 26.-38., ISSN0014-4738.
(en) McCown, Donald Eugene (1942.). The Relative Stratigraphy of Early Iran, Studies in Ancient Oriental Civilization XXIII. Chicago: University of Chicago Press, OCLC312041.
(en) Rante, Rocco (23. srpnja 2010.). "i. Archeology", Ray, Encyclopædia Iranica. New York: Columbia University.
(en) Schmidt, Erich Friedrich (1932.). Expeditions, Bulletin of the American Institute for Persian Art and Archaeology III. 6. New York: American Institute for Persian Art and Archaeology, str. 21.-22., OCLC6215664.
(en) Schmidt, Erich Friedrich (1935.). Excavations at Rayy, Bulletin of the American Institute for Persian Art and Archaeology IV. New York: American Institute for Persian Art and Archaeology, str. 21.-22., OCLC6215664.
(en) Schmidt, Erich Friedrich (1940.). Flights Over Ancient Cities of Iran, Special publication of the Oriental Institute III. Chicago: University of Chicago Press, OCLC2607609.