探险队员，包括翻译、画家和助手们，他们携带着足够的食物和装备，以应对即将到来的严酷沙漠环境。斯坦因的计划是先找到楼兰古城，然后再寻找其他遗迹。他知道罗布泊周围的地形变化很快，而且风沙常年弥漫，因此他决定在一位当地向导的帮助下前行。

随后，他指挥他的队伍穿过了数十公里的荒凉无人的戈壁滩，最终来到了罗布泊北岸的一个小湖泊附近。在那里，他发现了一些看似未经处理过的木简，这使他相信楼兰古城可能就在不远处。斯坦因迅速组织起了一个发掘团队，并开始了对该地区的一系列考察工作。

1907年初，斯坦因与他的团队在罗布泊附近发现了一片被称为“雅丹”地貌的地方，那里覆盖着红褐色的泥土和奇特的地貌景观。他们逐渐挖掘并清理这些泥土层，终于在一座高大的建筑遗址旁边发现了一块巨大的铁铲。这块铁铲最终引领他们走进了楼兰古城。

随后的几天里，斯坦因及其团队进行了细致的发掘工作，他们发现了一些精美的手工艺品、丝绸织品以及一些文书记录，其中包含汉语简牍、怯卢文简牍以及粟特文书等。此外，他们还发现了一些陶器、金属制品和其他各种日用品，这一切都证实了这是一座曾经繁华昌盛的大城市。

通过对这些出土文物及文献资料进行研究，史学家们得知楼兰王国曾是一个强大而富裕的小国，其经济依赖于贸易网络，与中亚各个国家有着紧密联系。在其鼎盛时期，它是丝绸之路上的一个重要站点，对于中东与中国之间文化交流产生了深远影响。不过，由于种种原因，如内忧外患、自然灾害等，楼兰王国最终衰败消亡，而它留下的宝贵遗产则成为了历史学家的热门话题之一。