斯文·赫定發現樓蘭古城的成果瞬間傳遍歐洲，人們開始意識到:這是一個沙漠中的寶地，意味著夢想、神秘、財富和榮譽。此後，歐洲的探險家們接踵而來。
1905年，美國的亨廷頓率探險隊進入樓蘭。緊接著，1906年，英籍匈牙利人斯坦因也來了，並於1907年3月12日到達敦煌。在此期間有個小插曲。斯坦因冒充是玄奘的徒弟，從中國的一個道士手中，騙取了大量經書，被許多人稱為是:“敦煌盜寶第一人”。
斯坦因當時只打算考察一下洞窟，然後去羅布泊探險。但很快，他從一位商人口中知道了王道士發現藏經洞的事，這讓他興趣大增，於是決定留下來探個究竟。
3月16日，他來到千佛洞，雖然沒有碰到王道士，卻從一個小和尚那看到了一卷精美的經書，雖然看不懂，但直覺告訴他這很古老，這讓他更是大喜。
5月21日，斯坦因通過他的中文翻譯蔣師爺和王道士進行了初次接觸，並表示願意用捐款換取一些經書寫本。王道士猶豫不決，沒敢馬上答應。
斯坦因裝作對藏經洞文物不感興趣的樣子，並時王道士正在修的洞窟感興趣，王道士很興奮;帶著斯坦因等人參觀了洞窟的全貌。有一天，王道士終於拿出了一卷寫經，借給斯坦因研究研究，這是玄獎署名翻譯的一部佛教經典。
於是，斯坦因就自稱是從印度來的佛教信徒，是玄奘法師的弟子和崇拜者，奉命將當初所取的經書帶回天竺。這番鬼話，對一個愚昧的道士來說比金錢還靈，很快就起了作用。為了不引人注意，王道士在每天夜裡取出經書讓斯坦因翻選。就這樣，斯坦因用幾塊銀元換取了滿滿24箱寫本和5箱絹畫、刺繡等藝術品，並經過1年半的時間，於1909年1月全部運到了英國博物館。
在得到經書之後，他又對喀什、和田、尼雅、安得悅等遺址進行考察，又竊取了許多文物，並於1906年12月初到達了婼羌，在當地僱了50人，開始樓蘭探險。
12月17日，他看到了斯文·赫定在地圖上標註的樓蘭。映入他眼簾的是一幅荒涼的景象:空城在瑟瑟的寒風中屹立，空曠的沙漠荒涼而寂靜。地面受到了嚴重的侵蝕，建造城邦的大梁木也被破壞殆盡。
斯坦因在此紮下帳篷，開始發掘文物。他指揮僱傭來的工人和助手們挖了10來天，發現了佛塔，發現了三間房子的殘跡，還發現了用新土與紅柳枝或蘆葦建造而成的古城牆。他還發現，這是一個很小的古代居民點，每一間屋子都出土有豐富的文書，還有用印度文字寫成的文書，從而證明了，公元3世紀印度文化影響到了樓蘭。此外，他還發掘了大量的藝術品、絲織品、木雕、浮雕、毛毯碎片、刷漆的傢俱、精美的繡鞋、青銅藝術品等。
從出土的書簡所記載的日期，他得出結論:這個神秘的城市大約是在公元3世紀至4世紀時廢棄的。在發掘過的官署遺址內，他甚至還發現了斯文·赫定在1901年遺失的一把金屬捲尺，並在英國皇家地理學會舉行的一次宴會上將它還給了赫定。
而曾佇立於這片土地的斯坦因，也感受到了一種歷史風雲變幻的悲涼。這些寶物，幾乎讓人難以置信:這個荒漠在過去的2000年裡，曾經也有過輝煌燦爛的文明。
後來，隨著僱工連續患病，淡水越來越少。斯坦因於12月29日這天，帶著裝滿了樓蘭“發掘品”的駱駝隊，在寒風中離開了樓蘭，再次前往敦煌。
1907年新年，斯坦因再次進入樓蘭，這一次他得到了一個更大的驚喜—他發現了米蘭古城!米蘭古城在古代又稱磨朗、密遠，是樓蘭國最早的王城。早在公元前77年，樓蘭國內發生政變，請求漢軍到米蘭駐守，米蘭自此繁華起來。
斯坦因十分驚喜，在給朋友的信中，他描繪了米蘭的文物:“有一打打的藏族魚鱗戰甲殘片，這比藏文經書更讓我驚喜。從一座破壞嚴重的寺院裡，我找到了幾個完好的頭像，還有約公元300年的用貝葉寫成的書。”
這一件又一件的稀世珍寶，足夠價值連城了。但讓他沒想到的是，更大的驚喜還在後面。一天，他來到一座大佛寺，意外地看見了美麗的壁畫—帶其天使的頭像。他激動地說:‘’這太令我興奮了，真是了不起的發現啊!世界上最早的安琪兒被我找到了，她們也許在2000年前就飛到中國來了。”他還認為，壁畫的整個構思和眼睛等是西方式的。從用古印度文記載的綢帶中，他判斷出這座寺院廢棄於公元3至4世紀。
他還看到了拿著花的快樂的男青年和女郎，畫面裡是一派喜悅的生活場景，其風格很像是古希臘羅馬式的。他調侃說:”這些美麗的女郎是從哪裡弄來的玫瑰花冠，這些男青年的酒杯是從哪來的?這一切都太奇怪了，簡直像是用魔法在卡爾頓周圍創造出了沙漠，讓一夥遲到的赴宴者為之驚歎不已。
斯坦因在米蘭呆了18天，遠遠超過預期，盜取的文物數不勝數。
從1914年開始，斯坦因進行了他的第三次探險。這一次，除了獲取大量的文物外，他最主要的成就是發現了一些墓地，發掘了兩具男性頭骨，證實了其身份。
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