Die zentrale Methode der Archäologie ist die Ausgrabung. Ihr Ziel ist es, einen begrenzten Bereich möglichst vollständig archäologisch zu erschließen. Im Gegensatz zur Landaufnahme und der Prospektion bedeutet jede Grabung neben der Erschließung gleichzeitig auch die Zerstörung der Fundstelle. Aus diesem Grund muss bei einer Grabung besondere Sorgfalt in der Dokumentation angewandt und die betroffenen Flächen möglichst klein gehalten werden. Außerdem wird eine Fundstelle meist erst dann ergraben, wenn sie aufgrund der Erosion oder einer Bauprojektes direkt gefährdet ist, um für kommende Forschungen mit neuen verbesserten Methoden möglichst viel zu erhalten.
Arten der Grabung:
Die kleinste Form der Ausgrabung ist die Sondage. Sie gilt als Übergangsform zwischen Ausgrabung und Prospektion. Hierbei wird ein Hohlbohrer in die Erde getrieben, um einen Bohrkern zu gewinnen, anhand dessen die Kulturschichten untersucht werden können. Die nächst größere Form der Ausgrabung ist der Suchschnitt. Hierbei wird ein Schnitt durch den Befund gegraben. Ziel dieses Suchschnittes ist zum einen Aufschluss über die generelle Größe und Gestalt der Fundstelle sowie eine Abfolge der Schichten zu erlangen. Zuletzt sei hier auch die Flächengrabung genannt. Hierbei wird die gesamte Fundstelle flächig ergraben. Dies ist jedoch zeitlich wie finanziell sehr aufwendig und wird deshalb in Reinform kaum betrieben.
Grabung nach natürlichen Schichten:
Wie bereits angemerkt ist die Schichtenabfolge (Straten) im Boden eine wichtige Quelle für den Archäologen. Natürlichen Ablagerungen, Verfüllungen, Gräben, Gruben und sonstigen vom Menschen bedingten Kulturablagerungen bilden eine chronologische Abfolge von Schichten im Erdboden, die sich in Konsistenz, Farbe und Substanz unterscheiden. Zum Beispiel ist ein ehemaliger Laufhorizont hart, während die Verfüllung einer Grube meist lockerer ist. Brände zeichnen sich durch Rot- und Schwarzfärbungen sowie eine Verziegelung des Bodens ab usw.. Über die Abfolge dieser Schichten kann eine zeitliche Beziehung zwischen den einzelnen Funden in ihnen hergestellt werden. Diese nennt man relative Chronologie. Sie sagt aus, welcher Fund vor oder nach einem anderen in die Erde kam. Um nun eine solche Schichtenfolge zu erhalten wird das Erdreich in Schritten immer soweit abgetragen, bis eine Veränderung bemerkbar ist. Alle Funde einer solchen Schicht werden gemeinsam aufgenommen. Nach der vollständigen Aufdeckung einer Schicht wird diese fotografiert, gezeichnet und mit Worten Beschrieben. Danach wird die Schicht abgetragen um eine neue aufzudecken. Diese Arbeitweise nennt man „Grabung in natürlichen Schichten“. Ihr entgegen steht die „Grabung in Plana“. Hierbei wird der Boden in gleichmäßigen künstlich festgelegten Schritten abgetragen, ohne auf die Schichtenabfolge zu achten. Dies ist schneller, jedoch geht die relative Chronologie dabei verloren.