Fram for alt ble han kjent gjennom sine utgravninger i Pergamon som ble påbegynt i 1878. Humann gjorde i 1883 en ekspedisjon til ved Eufrat og deltok i begynnelsen av utgravningene ved Sendjirli (1888) i Nord-Syria. I 1890 startet Humann sine likeså resultatrike utgravninger i Magnesia.