通過探測，結果發現竟是兩種不同岩石所致。明樓以北的山坡，地下由兩種不同岩石組成，西側是下中侏羅紀的礫岩，東側是稍晚的長石石英砂岩。這兩種岩石本身的磁性差異很大，更奇怪的是，這兩種不同岩體的接觸界麵，呈南北走向，並且位置也靠近明樓中軸線，開始時被誤認為是墓道。由於西側岩石硬度強，開挖困難，專家根據寶城內的地質特征，認為應不排除存在這樣一種可能：當年明孝陵的建築工程主持者已注意到本地岩石的差異，而修改原有的施工方案。
明孝陵地宮確實在獨龍阜下，其墓道偏於寶城一側的做法，起因是什麼，目前尚不知，但這種製度一直影響到明代後來的帝陵規製也是事實。如北京明十三陵中已發掘的定陵，其墓道入口便是偏向左側，與孝陵墓道正好相反，但它們都避免把墓道開在方城及寶城中軸線上卻是共同遵循的法則。
孝陵碑亭及布局的奧秘
過大金門向正北行70米，是一座碑亭。亭頂部已毀，內望通天，俗稱“四方城”。碑亭建築平麵呈正方形，亭壁下部為石造須彌座，束腰部浮雕碗花，上部磚砌，四麵各開一洞券門。
亭內正中置明成祖朱棣為其父朱元璋所立的“大明孝陵神功聖德碑”，碑高6．7米，龜趺座高2．08米，是南京地區明代碑刻中最大的一塊。碑文由朱棣撰寫，記述朱元璋一生事跡，長達2746字，楷書陰刻，書法優美，具有較高的曆史與藝術價值。原碑曾裂損，宣德十年重建。至於亭頂，已有重新加蓋的規劃，根據遺存結構判斷，並結合北京長陵碑亭資料，推測這座碑亭的頂部原為重簷歇山式，覆黃色琉璃瓦。神功聖德碑亭是明孝陵的最後一項建築工程，於明永樂十一年落成。但在永樂三年，明成祖曾下詔在陽山開鑿最大最好的石料用於建碑亭。於是工匠們在陽山開鑿出三塊碑材，分碑座、碑身、碑額，合起來高度要超過70米，重約15000噸，是世上罕見的巨型石碑。但最後開采的石碑又棄置不用，原因不明。有人認為明成祖朱棣為改變自己“篡逆者”的形象，特別注重表白自己對父親的無比崇敬之意和孝心，於是下令開采更大的石碑，無奈如此巨大的石碑根本無法運，隻得棄置原地，形成現在南京市另一個著名景點——陽山碑材。
千禧年前夕，一座沉睡了600多年的石龜，抖掉覆蓋在身上的泥土，以中華第一巨龜的雄姿破土而出。石龜是在美齡宮東側的樹林裏被發現的，當時石龜與石碑身處二處，相隔數米，幾乎被泥土與灌木叢湮沒。據文物部門推測，這石龜的來曆有兩種可能。一種可能是該物就是製作明孝陵四方城中的“神功聖德碑”時留下的廢品，因雕刻不滿意而廢棄不用。拿該物與現今四方城中的石龜相比，二者在雕刻手法上有所差異，前者粗獷而後者精細。
另外一種猜測，該物可能是原先為明孝陵製作的“無字碑”，與現今四方城內的“神功聖德碑”存在著對應關係。墓前立雙碑，一碑有字，一碑無字，這種規製始於唐代帝陵，如唐太宗李世民陵前就立有雙碑。建於明朝初年的鳳陽明皇陵，是朱元璋為其父所建的衣冠塚，墓道上有東西兩座碑亭，西邊碑亭豎立著朱元璋書寫的“皇陵碑”，東邊碑亭即是“無字碑”。朱元璋在為自己修建陵墓時對前朝帝陵規製作了一番改革，開啟了新一代的帝陵形製，包括取消陵前雙碑的形式。從此以後，北京明十三陵以及清代諸帝陵均僅一碑，但有的有字，有的無字。
孝陵的神道以彎曲悠長有別於曆代帝王的寬闊直接，一直使人們百思不得其解，並由此附會出很多傳說。目前最流行的三種說法是：一、朱元璋是農民出身的皇帝，做事隨意，包括建自己的陵墓也別出心裁；二、朱元璋要讓孫權這條好漢給他的陵墓看大門，所以避開梅花山使神道變得彎彎曲曲；三、朱元璋尊重自然，順應山水形勢，設計出了這座前無古人的陵寢布局。
後來考古人員發現明孝陵整體布局呈“北鬥星”圖。這一新發現解釋了這一離奇現象：古代帝王陵墓中有采用天宮、天象、星宿圖的情況，意在追求“天人合一”、“魂歸北鬥”的效果，而朱元璋尤其對天象崇仰，因而在生前就把自己的陵墓設計成北鬥七星的形狀，“勺頭”為繞梅花山而環行的導引神道部分，“勺柄”為正北方向直線排列的陵寢建築部分，“勺頭”、“勺柄”上的“七星”依次為四方城、神道望柱、欞星門、金水橋、文武坊門、享殿、寶城。從平麵圖上看，孝陵的“七星”排列走向與南北朝、遼代、唐代所繪製的“北鬥七星”圖是相同的。
考古人員還發現，孝陵的地下玄宮也呈勺子狀，而且朱元璋的安葬地確切是在明孝陵，而非民間傳說中的其他地方。但這一說法遭到有關人士的質疑，其直接證據是彎曲的神道是明成祖朱棣所建，而非其父朱元璋親為，“北鬥七星”一說是巧合。