זיהוי האונייה עורר התעניינות ציבורית רחבה בפעולות המשייה והגדיל את הביקוש לחפצים שהועלו מתוכה. אומנם לא ניתן היה באותם ימים לשמר כראוי חלק גדול מן הממצאים והם נדונו לכליה, אך רבים מביניהם תועדו ברישומים בעיפרון ובשרטוטים בצבעי מים אשר שרדו לימינו. ג'ון דין הפסיק את עבודות המשייה ב-1836, אך שב לעבוד ב-1840 והפעם בשיטות חדשות והרסניות משקודם. בעזרת פצצות פסולות לשימוש שמולאו אבק שרפה, אותן קיבל ממנהלת החימוש של הצי, פילס את דרכו אל תוככי הטרופת. שברי פצצות ועקבות של מכתשי פיצוץ נתגלו במהלך החפירות של ימינו, אך אין כל ראיה לכך שדין הצליח לחדור את הציפוי הקשה שאטם את השכבות מן התקופה הטיודורית. הוא דיווח כי חילץ ומשה משאבת שיפוליים ואת החלק התחתון של התורן הראשי, שנמצאו קרוב לוודאי בתוך האונייה. החילוץ של חפצי עץ קטנים, כמו קשתות ארוכות, מלמד כי אומנם הצליח לחדור בשלב מסוים את השכבות הטיודוריות, אך מנהלת פרויקט המשייה – מרגרט רול – מטילה ספק בכך. עיתונים שעקבו אחר עבודות הצלילה של דין דיווחו באוקטובר 1840 כי האונייה הייתה בעלת ליווח מרועף; ברם, מאחר שצור הירכתיים הוא חלק הגוף היחיד שלו ליווח מסוג זה, אפשר שההסבר לכך כי דין לא חדר את הציפוי הקונכייתי הקשה שכיסה את רוב האונייה, אלא הצליח להגיע רק אל שרידי צור הירכתיים שכיום אינו קיים יותר. למרות שיטות העבודה המגושמות שנקט דין ניצלה "מרי רוז" מהרס טוטאלי, שלא כמו טרופות אחרות בסולנט שנגזר גורלן ונכחדו.
גילוי הטרופת מחדש בימינו.
היוזמה לחיפוש אחר מקום הימצאה של טרופת "מרי רוז" יצאה ב-1965 מסניף סאות'סי של מועדון הצלילה הבריטי South-Aqua Club, והייתה חלק מפרויקט לאיתור טרופות במצר סולנט בראשותו של ההיסטוריון, העיתונאי והצולל החובב אלכסנדר מק-קי. בנוסף לו פעלה גם קבוצת חיפוש בראשותו של לפטננט-קומנדר אלן בֶּקְס מן הצי המלכותי הבריטי, אשר מומנה על ידי הוועדה לארכאולוגיה ימית בלונדון. בתחילה נחלקו שני הצוותים בדעותיהם בדבר מיקומה של הטרופת, אך בסופו של דבר שילבו כוחות. בפברואר 1966 נתגלתה מפה מ-1841 ובה ציון המיקום של "מרי רוז" ושל טרופות אחדות נוספות. נקודת הציון תאמה את המחפורת (אחת מגומות החתירה) שנתגלתה כבר על ידי אנשיו של מק-קי, והמיקום הוודאי נקבע במרחק 3.0 ק"מ דרומית לפתח נמל פורטסמות' במים שעומקם 11 מ' בשיא השפל. הצלילה לאתר החלה ב-1966, וסריקת סונאר שביצע הרולד אדג'רטון ב-1967–1968 גילתה כמה עצמים קבורים בקרקעית. ב-1970 נמצאה קורת עץ בודדת, וב-5 במאי 1971 זוהו חלקי המבנה הראשונים של הגוף הקבור בחול לאחר שנחשף חלקית בסערות החורף.
אחת הבעיות עימן נאלץ הצוות להתמודד כבר מתחילה הייתה היעדר חוקים בבריטניה המגנים על אתרי טרופות מפני שודדים וציידי אוצרות. אוניות טבועות נחשבו בעיני החוק לרכוש פרטי ונמסרו לידי מי שמשה אותן ראשון. חוק הספנות המסחרית של 1894 קבע גם, כי כל חפץ הנמשה מן הטרופת יוצא למכירה פומבית כדי לממן את פעולות החילוץ, ולא ניתן היה למנוע מאיש "לגנוב" את הטרופת או להפיק ממנה רווחים. כדי לטפל בבעיה הוקם ארגון בשם "ועדת מרי רוז", שמטרתו "לגלות, לחפור, למשות ולשמר למען הדורות הבאים את אותם שרידים של האונייה "מרי רוז" שיש להם ערך היסטורי או ארכאולוגי".
כדי למנוע חדירת פולשים, חכרה הוועדה מרשויות העיר פורטסמות' את קרקעית הים בה נמצאה הטרופת, וזאת כדי להרתיע צוללים באיום של הסגת גבול לרכוש תת-ימי. לאחר מעשה נתברר, כי התחכמות משפטית זו לא הייתה עומדת כנראה במבחן בית המשפט, אך היא והסודיות בה נשמר המידע על מיקומה של הטרופת איפשרו לפרויקט להתנהל ללא הפרעה. רק לאחר אישור החוק להגנה על טרופות ב-5 בפברואר 1973 הוכרזה "מרי רוז" כאתר בעל עניין היסטורי לאומי, הנהנה מהגנה מלאה של החוק מפני צוותי חילוץ מסחריים.
הסקר והחפירה.
ב-1971 פורסם הפרויקט בציבור וזכה להתעניינות תקשורתית רחבה. הדבר סייע לאיסוף תרומות וציוד, במיוחד ממקורות פרטיים. ב-1974 כבר כללה הוועדה נציגים של המוזיאון הימי הלאומי (גריניץ'), הצי המלכותי הבריטי, הבי.בי.סי. וארגונים מקומיים. באותה שנה קיבל הפרויקט את החסות המלכותית של הנסיך צ'ארלס, שנטל חלק בצלילות באתר. השתתפותו עוררה עניין ציבורי ועזרה להגדלת המימון והסיוע לפרויקט. מטרות הוועדה קיבלו אישור פורמלי, וב-1974 היא הפכה לארגון לתועלת הציבור. המעמד החדש הקל על גיוס תרומות, ופעולות החפירה והמשייה אושרו רשמית על ידי ממשלת בריטניה.
במהלך שנות השבעים נערכו באתר פעולות סקר, חפירה ותיעוד מקיפות בשיטות החדישות ביותר שהיו ידועות אז בשדה הארכאולוגיה הימית. כדי לאתר את טרופת "מרי רוז" השתמשו במחפרים מכניים, שאווירים (airlifts) ומחפרי שאיבה (suction excavators), אך לאחר מכן נעשתה עבודת החשיפה בשיטות עדינות ולא הרסניות. ממצאים רבים שחשפו החוקרים באונייה נשתמרו היטב וצורתם לא נפגעה, אך רבים אחרים היו שבירים ועדינים ביותר והצריכו טיפול זהיר. ממצאים מכל סוג וגודל רופדו בחומר אריזה רך, וכמה מן החצים שהיו "רכים כמו גבינה למריחה", הועלו במכלים מיוחדים עם פוליסטירן מוקצף. החוקרים הוסיפו להשתמש בשאווירים לסילוק טין וחול, אך בזהירות רבה משקודם כדי לא לגרום להרס האתר. שכבות המשקעים הרבות שהצטברו על האתר סייעו לחוקרים לתארך את הממצאים שבתוכן נתגלו. את זהותם של ממצאים שנהרסו ונתכלו זה מכבר בשיני הזמן ניתן היה לגלות על פי סוג הציפוי שעטף אותם ובדיקות מעבדה כימיות.
עד 1978 הספיקו החופרים לחשוף אתר שלם וקוהרנטי ובו גוף שלם של אונייה הפונה בקו כמעט ישר צפונה, כשהוא נוטה בזווית 60 מעלות על צדו הימני וגוחן מעט קדימה בכיוון החרטום. מאחר שלא שרדו לימינו תאורים של שיטות הבנייה באנגליה של כלי שיט דוגמת "מרי רוז", כללה החפירה גם סקר מפורט של צורת המבנה, ששפך אור חדש על בניית האוניות בתקופת שושלת טיודור. ברם, כדי לבצע חפירה מלאה משמעותה הייתה לסלק קודם את שכבות המגן של טין שגוננו על חלקי הגוף מפני ריקבון ושחיקה בזרמי המים, פעולה שצריך היה להשלימה בתקופה קצובה של שנים אחדות כדי לא לגרום לטרופת החשופה נזק בלתי הפיך.
החוקרים הגיעו למסקנה, כי הפתרון הטוב ביותר הוא למשות את שרידי הגוף מן המים ולשמרם. על מנת להתמודד עם משימה מורכבת ויקרה זו הוחלט להקים גוף חדש, "קרן מרי רוז", ארגון לתועלת הציבור שחברים בו נציגי ארגונים רבים אחרים. ב-1979 נרכשה ספינת צוללים חדשה שהחליפה את הסירה הקודמת, הקטמרן "רוג'ר גרנוויל" באורך 12 מ', ששימשה את המשלחת מאז 1971. הבחירה נפלה על ספינת החילוץ "סלייפנר", כלי השיט ששימש כפלטפורמה לעבודות הצלילה ב"ואסה". הפרויקט, שהחל עם צוות של שנים-עשר צוללים מתנדבים שעבדו ארבעה חודשים בשנה, הלך והתרחב וכלל עתה למעלה מ-50 איש שעבדו כל שעות היממה כמעט במשך תשעה חודשים בשנה. נוסף להם היו עוד למעלה מ-500 צוללים מתנדבים וצוות מעבדה של כ-70 איש שעסקו בעבודות השימור והפעלת הבסיס בחוף. במהלך ארבע עונות החפירה מ-1979 עד 1982 הושקעו בפרויקט למעלה מ-22,000 שעות צלילה.
החילוץ.
כדי למשות את "מרי רוז" צריך היה להתגבר על מספר קשיים בלתי מוכרים עד אז. חילוץ אוניית המלחמה השוודית "ואסה" בשנים 1959–1961 היה התקדים היחיד שניתן ללמוד ממנו, אלא שאז מדובר היה בפעולה פשוטה יחסית, מאחר שהגוף היה שלם כמעט לגמרי ונח על הקרקעית כשהוא ניצב. "ואסה" נמשתה, למעשה, באותן שיטות בהן השתמשו בתקופה הטיודורית: העבירו חבלים מתחת לגוף וקשרו אותם אל שני פונטונים משני צדי האונייה; אחר כך הרימו אותה בשלבים וגררו אותה אל מים רדודים. במקרה של "מרי רוז", לעומת זאת, רק שליש מן הגוף נותר שלם ונח שקוע עמוק בבוץ. הרמתו בשיטה המסורתית לא הבטיחה כי יישאר שלם עם הוצאתו מן המים. החופרים בחנו שיטות חילוץ רבות, כמו בניית סכרי עצירה (cofferdam) סביב האתר, מילוי האונייה במצופים קטנים (כמו כדורי פינג פונג) ואפילו הזרמת תמלחת לתוך קרקעית הים והקפאתה, כדי שעם ציפתה תרים את האונייה. בפברואר 1980, לאחר דיונים ארוכים, הוחלט לרוקן קודם את גוף האונייה מתכולתו ולחזק אותו ברצועות וצלעות פלדה. אחר כך יקיפו את הגוף ברצועות הרמה מניילון, ירימו אותה אל פני המים באמצעות מנוף צף בעל חצובה דו-רגלית ויעבירו אותה אל עריסה. באותה ישיבה הוחלט גם למשות את האונייה לפני סוף עונת הצלילה של 1982. החשש היה, כי אם הטרופת תישאר חשופה זמן נוסף, ייגרם לה נזק בלתי הפיך הן על ידי אורגניזמים ימיים הן על ידי זרמי הגאות והשפל.
במאי 1981, בעונת החפירות האחרונה, הביע אלכסנדר מק-קי את דאגתו מפני שיטת החילוץ שנבחרה וערער בגלוי על מעמדה של מרגרט רול כראש המשלחת. מק-קי חש כי מתעלמים ממנו, אף על פי שמילא תפקיד מרכזי בפרויקט מראשיתו הן כיוזם הן כחוקר של "מרי רוז" ושל אוניות אחרות במצר סולנט וכמשתתף פעיל בצלילות ובחפירה התת-ימית. לדעתו, שנמצאו לה תומכים נוספים, עלול הפרויקט להסתיים בכישלון חרוץ אם האונייה תינזק במהלך החילוץ והמשייה. הפתרון שהוצע היה להניח קודם את גוף האונייה על עריסת פלדה עוד מתחת לפני המים ואחר כך למשותם יחד. המחשבה להשתמש ברצועות הרמה מניילון נזנחה גם היא, ובמקומה הוחלט לקדוח חורים דרך הגוף ב-170 נקודות ולהשחיל דרכם לולבי ברזל אליהם ייקשרו הכבלים המחוברים למסגרת ההרמה.