发现他们的铁铲不慎遗失在昨晚的宿营地中。赫定只得让他的助手回去寻找。助手很快找回铁铲甚至还拣回几件木雕残片。赫定见到残片异常激动，决定发掘这片废墟。1901年3月，斯文·赫定开始进行挖掘，发现了一座佛塔和三个殿堂以及带有希腊艺术文化的木雕建筑构件、五铢钱、一封佉卢文书信等大批文物。随后他们又在这片废墟东南部发现了许多烽火台一起延续到罗布泊西岸的一座被风沙掩埋的古城，这里就是楼兰古城。古城平面近正方形，边长在330米左右，几乎全部为流沙所掩埋。城墙用粘土与红柳条相间夯筑。有古运河从西北至东南斜贯全城。