按照既定的《長沙馬王堆二、三號漢墓發掘、科研實施計劃》，發掘領導小組辦公室從1973年11月中旬起全麵展開工作，並於13日召開了發掘動員大會。會上，李振軍、陳滋德等分別做了長篇演講，號召所有的考古、科研人員搞好此次發掘和研究，“為社會主義事業做出新的貢獻”。與會的考古工作者和科研人員紛紛表示“一定努力搞好這次發掘和科研……”，無論是領導者還是工作者，都對這次發掘充滿了信心。
由於馬王堆從外表看上去隻有兩個大土包，所以在發現一號墓之前，人們就認定這裏隻有兩個墳墓，也就是曆史上流傳的“雙女塚”等原因。要不是1971年解放軍三六六醫院的官兵，在挖防空洞中意外地發現了掩埋在一號墓封土下的另一座大型漢墓，也許在很長的一段時間內，這座墓還將不被外人知曉。正是這個具有破壞性的發現，在使考古人員意外得知的同時，也將這個一號墓身旁不顯眼的墓葬編為馬王堆三號，而離一號墓稍遠些的那個明顯的大土包則編為二號。
馬王堆三號墓發掘現場（傅舉有提供）
為了獲取準確而翔實的資料，在正式發掘之前，發掘領導小組派出部分考古人員，在三號漢墓範圍內，用洛陽鏟鑽孔，取出不同層次的泥土，由湖南省地質局、氣象局派來的專家收集樣品，分別做土質、地溫、濕度等測定。除此之外，又在三號墓東側用爭光10型鑽土機鑽了深度為9米的圓孔，以便做長期定點觀察、測量深層地溫變化。當這一切完成之後，發掘於11月19日正式開始。
這次發掘，無論是環境、條件以及人們的心情，都與前次有天壤之別。此時的長沙地區剛剛進入晚秋季節，城內橘子紅熟的橘子洲頭，遊人往來不絕。站在馬王堆高大的土塚上，遠眺碧空原野，淡淡的白雲下，清澈見底的瀏陽河緩緩流淌，起伏的山巒，紅葉似錦，秋色燦爛，一派“萬山紅遍，層林盡染”的蓬勃美景。奉命前來的各地考古、科研專家、發掘隊員、民工、院校師生、解放軍官兵、新聞工作者等幾百人和從湖南省機械建築公司調來的兩台紅旗100型推土機及操作手，雲集在馬王堆前，等待發掘號令的下達。