由于弄清了甲骨出土的地点，从1928年秋到1937年夏抗日战争爆发时，中央研究院历史语言研究所考古组，在著名考古学家董作宾、李济、梁思永等人先后主持下，在小屯村一带进行了长达10年的15次考古发掘，不仅先后发现了总计24900多片甲骨，而且发现了商代后期的宫殿、宗庙遗址和王陵区，出土了大量珍贵的铜器、玉器、陶器，从物质文化上提供了殷墟为商代王都的证据。殷墟成为世界闻名的古文化遗址，又一次震动了中外学术界。
新中国成立后，考古工作者又进行了多次调查、发掘，大体弄清了殷墟的范围和布局。位于安阳市区西北郊的殷墟，它以小屯村为中心，东西约6公里，南北约5公里，总面积30平方公里左右。洹河南岸的小屯村一带是殷王居住的宫殿区，发掘出宫殿基址数十座，最大的一座面积5000平方米。洹河北部是殷王陵区，先后发掘出十几座大墓、一千多座小墓，以及大批祭祀坑。在宫殿附近发现了两座甲骨文档案库和铸铜、制玉、制骨、烧陶等手工业作坊遗址。殷墟发掘延续时间之长、规模之大、收获之丰，是中国考古史上罕见的。
为了纪念殷墟考古的伟大发现，1987年秋，安阳市在宫殿遗址区东北面修建了一座殷墟博物苑，复原和再现了3000年前殷王宫和一些建筑的风貌。1976年春，在宫殿区附近，小屯村北偏西100米处，发掘出中国历史上第一个女将军妇好的墓。甲骨文记载，妇好是商王武丁的王后。有一年夏天，北方边境发生战争，双方相持不下，妇好自告奋勇，要求率兵前往，武丁犹豫不决，占卜后才决定派妇好起兵，结果大胜。此后，武丁让她担任统帅，从此，她东征西讨，打败了周围20多个方国（独立的小国）。有一片甲骨卜辞上说，妇好在征战羌方时，统帅了13万人的庞大队伍，这是迄今已知商代对外用兵最多的一次。妇好墓是殷墟发掘的唯一保存完整的殷代王室墓葬，出土的很多器物上都刻有铭文，是唯一能与甲骨文、历史文献相印证，从而能确定墓主身份、年代的商代王室墓葬。对殷墟70年的考古，特别要提出来的是对甲骨文的三次重要的考证与发现：
第一次是1936年6月12日，在小屯村北宫殿区发掘出一个甲骨坑，保存着带字甲骨17096片，记录着商王武丁时期的许多活动，看来这是武丁王室的甲骨文档案库，这批甲骨片的出土，对考证武丁时期的社会政治、文化、生活有极宝贵的价值。发掘时坑中还发现埋有一个身体蜷曲、侧卧的尸骨，其身躯大部分压在甲骨上，专家认为可能是档案库的看守人。
第二次，1973年在小屯村南地，又发掘出甲骨7150片，其中刻字甲骨5041片。与这批甲骨同时出土的还有陶器制品，这种甲骨与陶器共存的现象为甲骨文分期及殷墟文化分期提供了宝贵资料。
第三次是1991年秋，在花园庄东地发掘出一个仅2平方米的甲骨坑，但其叠压厚度却达0.8米，出土1583片甲骨，其中刻字甲骨有579片，记载内容丰富，而且问卜者都是武丁时期的王族成员和高级贵族。说明这个时期，占卜活动已不限于最高统治者国王，王室贵胄都可以利用占卜来预测吉凶了。
