Дальнейшая история Дуньхуана в основном связана с изучением его богатого литературного и художественного наследия. В 1900 году даосский монах Ван Юаньлу нашёл в пещере № 17 тайник с манускриптами (пещера получила название «Пещеры рукописей»). В 1907 году Аурель Стейн в ходе своего второго путешествия в Центральную Азию прибыл в Дуньхуан и выкупил у Ван Юаньлу 24 коробки с документами и 5 коробок с живописью на шелку, которые отправил в Британский музей. В 1908 году туда прибыл французский синолог Поль Пеллио, и после просмотра оставшихся документов, часть из них отправил в Национальную библиотеку Франции в Париже. В 1909 году китайские власти спохватились, и все оставшиеся документы вывезли на хранение в Пекин, поместив их в Министерстве образования, однако в 1910 году часть из них была украдена прямо из министерства. Но из-за того, что в следующем году в Китае произошла революция, кража так и не была расследована. В 1911 году была организована экспедиция в Дуньхуан японским аристократом Отани, в результате чего Япония приобрела несколько сот манускриптов. В 1914 году Аурель Стейн совершил ещё одну экспедицию, в ходе которой выкупил в Дуньхуане 600 манускриптов. В 1914—1915 годах в Дуньхуане работала русская экспедиция под руководством профессора Ольденбурга. В результате в Россию из Дуньхуана прибыли различные артефакты, снятые со стен росписи, манускрипты и живопись на шелку.