2008年4月，經國家文物局批準，考古隊正式發掘地宮。通過發掘，考古隊發現地宮中的填土十分特別：一層黃土，一層石塊，逐層夯打，如同混凝土一樣堅實，從上至下共有40層，將地宮保護得非常嚴密。而且未發現地表坑道有深入地下的痕跡，

　　由此可知地宮未遭盜掘，考古隊懸著的心終于放了下來。

　　可是一波剛平，一波又起。在正式發掘之前，來自全國各地的眾多考古、歷史專家經過會診，一致認為此次發現的肯定是明代大報恩寺琉璃塔地宮，可是經過發掘，地宮中沒有發現任何一件明代文物，出土的上萬件文物皆為宋代制作。更為重要的是，地宮出土的名為“金陵長干寺真身塔藏舍利石函記”的長篇銘文，詳細介紹了北宋大中祥符四年(公元1011年)，金陵長干寺住持可政大師得到宋真宗的支持，修建九層寶塔，瘞藏“感應舍利十顆，并佛頂真骨”兩份舍利之事，并且“內用金棺，周以銀槨，并七寶造成阿育王塔，以鐵函安置”。考古發現的成果與預先的判斷不一致，讓考古隊和眾多專家陷入了反思。難道有關明代大報恩寺琉璃塔的記載錯了嗎，難道以往所做的分析、比對都是張冠李戴嗎？考古隊又用了3個多月的時間繼續發掘和研究，將遺址上每一個可能的地點全部找了個遍，最終得出結論：塔基與地宮的始建年代為北宋大中祥符四年，原為長干寺的塔基與地宮，明代重建大報恩寺琉璃塔時，將它完整沿用，因此它同樣屬于大報恩寺琉璃塔。出現這一特殊情況，無疑是由大報恩寺悠久的歷史沿革所帶來的。

　　這一難題剛理出眉目，新的問題接踵而至。地宮中出土了一具高達1.5米的鐵函，內藏一座精美絕倫的七寶阿育王塔。塔在函中，兩者之間的距離不足1厘米，任何普通的工具皆無法將塔安全、順利地從函中請出。曾有人提議，為保證明顯更為珍貴的七寶阿育王塔的安全，只能丟卒保車,將鐵函局部破壞。這個方案被國家文物局否決。國家文物局指示，這兩件器物皆為國寶，都要保證完好無損。如果拿不出可靠的方案，寧愿十年不取塔。面對這一難題，考古隊向全社會征求方案，最終與曾參與“神七”工程的中國航天南京晨光集團合作，由該廠高級工程師組成攻關小組，用高科技手段和材料，設計、制作出一套精巧的機械手。2008年11月，這套裝置成功穿過函、塔之間不足1厘米的縫隙，將七寶阿育王塔牢牢托住，慢慢抬升，最終順利地請出鐵函。

　　在整個考古過程中，類似的事件還有很多。目前大報恩寺遺址考古工作仍在繼續，意想不到的新挑戰肯定仍會層出不窮，逼著考古隊員和文物保護專家繼續接受挑戰。