伴隨著展覽大廳的竣工，俑坑的正式發掘也提到日程上來。鑒於遺跡的麵積大，考古隊決定采用大探方發掘法發掘，他們大膽創新，將整個俑坑劃分為27個方，每方20米×20米，這大大超出了一般探方5米×5米或10米×10米的常規麵積。方劃好了，方號牌也豎起來了，現在擺在發掘人員麵前的是一層厚厚的砂石泥土，它們全是驪山山洪衝下來的堆積物，不含遺跡遺物，把它們清理出去卻不是個小問題，因為據鑽探提供的數據分析，地表以下深1.4米之內都在此之列。僅僅依靠考古隊的力量顯然是遠遠不夠的，於是，當地的駐軍趕來了，當地的農民也趕來了，钁頭舉起來，鎬頭揚起來，鐵鍁揮舞起來，地排車滾動起來，機動翻鬥車輛也在工地上日夜奔忙……春去春來，經過整整一年的時間，才最終揭去了覆蓋在俑坑上麵厚厚的砂土。1979年5月，考古隊開始從俑坑東端進行詳細的清理發掘。
填土一層層被清理，出土的文物也隨之越來越多，一會兒發現一把劍，一會兒又發現一件長戟；這裏發現陶俑身上有鮮豔的彩繪，那裏又發現漂亮的馬飾。大家忙得不亦樂乎：顏色要保護，破碎的陶俑要修複，又要照相、記錄、繪圖，還得為重要的文物編上號、貼上標簽，提取入庫……一切都有條不紊按部就班地進行著。俑坑的形製也逐漸明朗起來。
這是一個大型的地下土木結構建築，它和地表建築一樣，也以木料為主構材，木料均為質地堅實的粗大鬆柏木。修建時可能先挖斜坡門道和土壙。該俑坑東端有五個斜坡門道，考古人員發現上麵有清晰的車輪遺跡，可見是工匠們用來往地下運輸東西的。用完後，門道均用密排的立木封堵，立木外貼席一層，然後夯土將整個門道填實。土壙底部則先填上土，逐層夯築，作為地基，並以條磚墁鋪。坑兩端各留一條南北長約60米，東西寬約3.5米的長廊，兩長廊之間夯築10道東西向的黃土隔牆，10道隔牆與南北邊壁一起形成1條過洞，而後在坑的邊壁及隔牆兩側按一定的間距排列木柱。木柱下端置於地栿上，上端則承托枋木，從而構成井口枋形的框架，框架上密排棚木，棚木再鋪上一層席子，席上覆蓋土層再經夯實而成。俑坑上部的建築因火焚早已塌陷，並將陶俑大部分壓碎。不過位置未動，均可複原。由此可以看出：兵馬俑就陳列在11個過洞和兩條長廊裏，並形成一個龐大嚴整的地下軍陣。東邊長廊裏，共有俑210件，除去南北兩端分別為麵南麵北的6件俑外，剩餘的204件排成麵朝東方的3列橫隊，每列68件，且每列橫隊的左右兩端各有1件頭戴長冠的軍吏俑。該部分陶俑隻有3件甲俑，其餘皆為不穿鎧甲的袍俑。它們皆穿輕便短褐，腿紮行縢，足蹬薄底淺幫黑履，頭上免盔束發，所持兵器以遠射武器為主，是軍陣的前鋒。緊接3列橫隊之後的是11個過洞中的兵馬俑，它們的前段多為袍俑，後段多為甲俑，並以第六個過洞的步兵俑為中心軸線，按戰車——步兵——戰車——戰車——步兵的方式排列。中間麵朝東方的38路縱隊是軍隊的主力，多持長兵器，左右兩邊各一列分別為麵南麵北的橫隊，當為軍陣的側翼，亦多持弓弩等遠射武器；俑坑的最西端還發現有一排麵西而立的武士俑，是軍陣的後衛。我國早在春秋戰國時期進行的戰爭中就有方陣、圓陣、錐行之陣、雁行之陣等各種類型的軍陣出現。從上述兵馬俑的排列來看，它有鋒有後，且鋒輕後重，陳列密集，十分符合古代兵書中對方陣排列的要求，是一個氣勢宏偉、堅如磐石的大型方陣。從軍陣的武器裝備來看，弓弩在前，劍戈在後，弓弩為表，戟盾為裏，長短相雜，利於發揮各自的優勢。這種軍陣極可能在秦滅六國的戰爭中發揮過重要作用，是“橫掃千軍如卷席”的利器。
箭鏃出土原狀
前麵說過，這個最先發現的俑坑，其正式發掘是在秦俑館展覽大廳竣工之後才開始，而當修建工程緊鑼密鼓進行的時候，秦俑考古隊又開始了新的勘探。1976年4月，在最早發現的俑坑東端北側約20米處，又發現了一座俑坑。於是，西楊村民發現的就被定為一號坑，新探出的就成了二號坑。不久，在一號坑西端北側約25米處又探出了三號坑，而在二、三號坑之間，考古人員還發現了一個未建成的四號俑坑。