科兹洛夫找到了当地的蒙古王爷巴登札萨克，用武器贿赂，得到了前往黑水城的地图和向导。 翻过蒙古高原，科兹洛夫的远征队靠着骆驼行进在茫茫沙海中行进了半个多月，最终找到了那座传说之城。传说中的宝物在疯狂发掘下最终现身：佛塑、麻布和绢质佛画、钱币、金属碗、妇女饰物、日用器具、佛事用品以及波斯文残卷、伊斯兰教写经和西夏文手抄本等大量文物，用了足足40头骆驼偷运到圣彼得堡。这批珍贵文物在俄国公开展出后，轰动了全世界。这一发现被公认为是继殷墟甲骨、敦煌遗书之后的中国第三大考古发现。
第二年，科兹洛夫重返黑城，不惜一切代价，集中人力、物力和时间再次探寻发掘。他们扎起营帐，雇用当地人运水、运粮挖掘土方。科兹洛夫把他的手下人分成两组，从城内到城外的远近荒漠、残垣断垒中搜索探察。经过9天的掠夺式挖掘后，科兹洛夫带着从数量到质量都比第一次挖掘更为丰厚的文物悄悄离开了黑水城。
