Les recherches ne sont en effet reprises qu'en 1948 par une équipe rassemblant Antoine Poidebard, Gilbert Charles-Picard de la direction des antiquités, et les capitaines Philippe Tailliez, Jean Alinat et Jacques-Yves Cousteau servant sur l'aviso "Ingénieur Élie Monnier" du Groupe de recherche sous-marine de Toulon. En outre, elles bénéficient de moyens mis à disposition par les services de travaux publics, la marine et l'aviation. Cette nouvelle expédition est menée grâce à des scaphandres autonomes : ce nouveau matériel a de grandes répercussions sur les techniques d'archéologie sous-marine. Même si les fouilleurs ont du mal à retrouver l'épave, ils dégagent une quarantaine de colonnes. L'expédition est considérée comme la « première opération sous-marine de grande envergure comportant exploration et travail par grande profondeur, en scaphandre autonome » selon Tailliez. Cousteau et Marcel Ichac rapportent de cette expédition le film "Carnet de plongée", présenté lors de l'édition 1951 du Festival de Cannes.