為了早日揭示陪葬坑的內涵，由陝西省文物局、國家文物局批準，陝西省考古所組織人員進行了局部試掘。秦陵工作站王望生等考古人員先在坑西端開挖了兩個5×5米的小探方，挖下去的情況與鑽探結果完全相同，除發現過洞棚木及坑底的木炭灰外，未發現明顯的器物。麵對此情，考古人員陷入了困惑。按照以往的發掘經驗，秦陵區域內如此重要的位置、如此龐大的陪葬坑，不會沒有陪葬品。於是，王望生等考古工作者又在坑的中部開挖了兩個4×10米的探方。到了9月25日下午，當考古人員在探方中挖至6米深的時候，突然發現了一大片石質甲片。經過仔細清理，發現這些甲片原來是用銅絲連起來的青石鎧甲，其甲衣形製與秦俑坑陶質武士俑的甲衣基本相似。在兩個不大的探方內，先後發現了七十餘領石質鎧甲和石質馬韁構件、青銅構件、青銅車馬器構件等器物。這一發現，立即引起了文物管理部門的高度重視，在社會各界產生了強烈反響。
石鎧甲坑試掘現場
10月15日，由陝西省考古所與秦始皇兵馬俑博物館合作，組成優勢互補的秦始皇陵考古隊，對陵園開始進行有計劃的考古發掘、保護和全麵的勘探工作。原秦陵考古工作站主要整理此前的發掘資料，不再參與發掘和勘探。新組建的秦始皇陵考古隊隊長由陝西省考古所研究員吳鎮烽擔任，副隊長由秦俑館研究員吳永琪和陝西省考古所副研究員段清波擔任，主要由郭寶發、王望生、周鐵、楊忙忙、張穎嵐、馬明誌、申茂盛、張衛星、劉江衛、馬宇等中青年組成。
秦始皇陵考古隊組建後，立即著手展開了對石甲胄的提取、修複工作。與此同時，專門聘請了北京大學考古文博院白榮金、楊憲偉兩位教授前來助陣。秦始皇陵園內的考古工作沉寂了多年之後，終於隨著石質鎧甲坑的發現而再度勃興起來。由於石質鎧甲坑很明顯地遭到大火的焚燒，而坑內又是由棚木、鋪地木、邊廂木等木材構成的全木結構，所以坑內的鎧甲和胄均被不同程度地燒及。有的甲胄基本完好，燒痕並不嚴重；有的則被燒成白灰狀，僅能看出甲片輪廓；有的被徹底燒毀，甲片的形狀已難以辨認。另外尚有相當一部分甲片由於受壓和傾倒等原因，已經殘破或者脫離了所屬甲胄的本體，這就給甲胄的辨認和甲片的歸屬帶來了相當大的困難。所幸的是，尚有相當一部分甲胄的甲片仍然保持著基本的形製和局部連綴關係，提取人員可根據這些現有的跡象將散亂的甲片進行歸屬，並由此對現有的出土標本進行個體辨認和形製分析。