然而当东西走向的作业行进了20多米后，意想不到的事情出现了。
土堆的土质开始变得松散，洞顶和洞壁经常出现塌方，劳作的民工们发现脚下的土地也非常松软，有人用钢钎往地下*一下，拔出来后地面留下一个小洞，凉气嗖嗖地往外冒。
在一次休息时，民工无意间扔下的火柴蒂碰到了这股“凉气”，结果凉气就燃烧了起来，而且火焰颜色还是蓝色，大家伙没见过这阵势，都议论纷纷，还有的说这是地底下的“鬼火”，是鬼怪作祟。
消息传开后，人心惶惶，民工们不敢再继续往下挖，有的人干脆直接就卷铺盖走人了。工程就暂时被搁置下来，但也不是所有人都信鬼怪之说，有关方面把这一消息告知了湖南省博物馆，希望能派人来进行调查。
博物馆工作人员随即来到马王堆进行实地勘察，他们也拿火柴点燃了“鬼火”，其中一位经验丰富的老师傅说，下面可能有一座墓葬，这些火应该是墓里面东西腐烂后的沼气。
工作人员接着探查，又发现了墓葬里经常出现的白膏泥和木炭，他们由此进一步断定，马王堆下面存在墓葬的可能性极大。
接下来的几天，经过紧张的前期准备，考古发掘工作开始了。
1972年1月16日上午，湖南省博物馆的10多名工作人员来到马王堆，一同赶来的还有20多名民工，后来又不断地增添人手，先后有1500多人次参与其中。
人们先是把土堆的土挖走，地上露出一片长约20米，宽约18米的白膏泥，接着工程不断向下进行，一直从1月中旬干到4月上旬，挖了13米深，墓才算是被清理干净。
一个非常巨大的墓室呈现在人们面前，墓室上面盖着26层竹席，人们一层层清理掉这些竹席，最终接触到了墓主人的棺椁，
它长约7米，宽约5米，高约3米，体积硕大，内部大体呈井字形，四周堆放着众多的随葬品，中间是墓主人的安身之处。通过墓葬形制和陪葬品，人们已经基本确定墓主人是两千多年前的西汉人，但它的真身依然没有出现。
当时工作人员曾想在现场将其棺椁直接打开，因为场地限制和围观群众太多，便用吊车把它运到了湖南省博物馆。在博物馆，人们一连打开了三层棺材，才看到用丝织物包裹得严严实实，并浸泡在茶褐色液体里的的墓主人。
