I løpet av 1970-årene ble vrakstedet omhyggelig utgravd og registrert ved hjelp av de siste marinarkeologiske metoder. Arbeid under vannet medførte at prinsipper for landbasert arkeologi ikke alltid kunne benyttes. Gravemaskiner og slamsugere ble brukt for å blottstille vraket, men utgravningene krevde forsiktigere metoder. Mange av gjenstandene fra «Mary Rose» var godt bevart, men samtidig meget skrøpelig, så varsom håndtering var nødvendig. Gjenstander av alle størrelser ble beskyttet ved å bli støpt i bløtt materiale, blant annet gamle plastpakninger fra iskremsalg, noen av pilene var «myk som smøreost» slik at disse måtte bringes opp i spesielle beholdere av Polystyren (styrofoam). Slamsugeren, som suget ut leire, sand og slam og deponerte det et annet sted på havbunnen eller på land, måtte brukes med stor varsomhet for å ikke forstyrre utgravningsstedet mer enn nødvendig. Gjenstander kunne dateres ved hjelp av deres beliggenhet i de akkumulerte sedimentlag, og måtte derfor registreres nøyaktig. Forskjellige avleiringslag og kjemiske rester på gjenstandene er spor etter hvordan nedbrutte gjenstander kan ha sett ut, så for å berge viktig informasjon måtte arbeidet gjøres med størst mulig forsiktighet.