一九二六年二三月間，李濟與地質調查所的袁複禮先生對晉南汾河流域進行了調查，在夏縣西陰村發現了大片布滿史前陶片的遺址。
之後，他返京與佛利爾美術館、清華大學商定合作發掘事宜，於當年十月再赴西陰村。
在測量了當地的地勢後，李濟決定對之進行“披蔥式”的挖掘。挖掘時間由十月十五日起直到十二月初。具體分工是：李濟主持發掘工作，袁複禮負責調查。前後兩個月的發掘，李濟等人獲得了一大批石器、骨器、陶片和貝殼，整整裝了九輛大車。
從夏縣啟程。走了九天，這個浩浩蕩蕩的車隊才到達山西第一條出省鐵路——正太鐵路的榆次站。
一路上，這個車隊引起了不少謠言。當時的省政府有點不放心，派人在榆次縣關口檢查。
檢查員開箱一看，“第一箱是破碎陶片，第二箱是破碎陶片，第三箱，還是破碎陶片！”他們有點不耐煩地問：
“你們化（花）了這些錢，運這一堆貨物到北平，難道說都是這些破磚爛瓦嗎？”
李濟等人答道：“都是一樣的。請你們每一箱都打開看就是了！”
這些檢查員聽了，雖說有點信不過，卻心灰意懶地搖搖頭，不再看了。在他們眼裡，李濟這些人做的事“有點荒唐、滑稽，近乎瘋癲，不可以常識理論”。於是他們將信將疑地放行了。
這是個真實的故事，是李濟先生於一九五六年在文章中回憶的。
在百年前的那個年代，中國考古學的開拓者所做的事，被地方政府盯著，為普通百姓所不解。他們的確想不到，李濟就是用這些“破磚爛瓦”開啟了中國考古學的新篇章，啟動了一場驚心動魄又曲折感人的中國古史重建之旅！
這批出土文物運回北平後，曾在清華學校進行了一次公開展覽，李濟親自擔任講解員。李濟對這批出土文物作了一番科學考證，判斷為公元前三千二百年至公元前二千九百年間的新石器時代的器物。不久，他將此次考古研究成果，寫成《西陰村史前遺存》，於一九二七年發表。
李濟曾興奮地告訴國人，這次發掘，“我們最有趣的發現是一個半割的、絲似的半個繭殼。用顯微鏡考察，這繭殼已經腐壞了一半，但是仍舊發光；那割的部分極平直。李濟認為，夏縣絲織業的曆史非常悠久，這個蠶繭可以把它當作一種“文化的遺留（survival culture）”看待。他認為，雖然通過半個蠶繭，不能十分肯定地推斷中國新石器時代蠶業的存在，但卻可以論定，“這個發現替我們辟了一條關於在中國北部史前研究的新途徑。中國有曆史就有關於蠶業的記載；它是中國文化的一個指數，較之安特生所說的陶鼎與陶鬲尤為可靠”。
後來經專家鑒定，那半個蠶繭確實是一種家蠶的繭，因此證明了中國人在史前新石器時代已懂得養蠶。
現在，這個繭殼放在台北故宮博物院恒溫恒濕的庫裡，平時都以仿製品替代展出，隻是一九九五年為紀念李濟百年誕辰時，才展出過八天，以示紀念。這為後話。
西陰村的考古發掘，是在內憂外患年代第一次由中國人自己主持的科學考古發掘，具有很強的目的性和嚴謹的學術色彩；而李濟的考古報告完全突破了傳統的金石學，開創了中國人自己用科學方法研究考古學的道路。西陰村發掘成為田野發掘研究工作的一座裡程碑，並使李濟成為“中國現代考古學之父”。由李濟創造的“三點記載法”、“層疊法”、“探溝探坑法”等田野科學考古工作方法，奠定了現代科學考古的基石，一直被考古學界沿用。
現在，我們回過頭來再說第一次殷墟發掘。
第一次殷墟發掘結束，撤出小屯時，有高度責任心的董作賓，很擔心發掘成功的消息傳出後，引發新的盜掘狂潮。即致函省政府和安陽縣政府，說明暫停發掘，請注意保護，嚴禁私人挖掘。又通過村長告知村民，偶然得到甲骨，不可賣給文物販子，可通知安陽中學、彰德高中校長代為收購。
一九二八年的十一月，董作賓等人帶著第一次發掘的收獲，興衝衝地返回開封，與擬上任的考古組主任李濟會合。、
沒想到，李濟雖然也對大量出土甲骨文表示驚喜，同時卻非常不客氣地批評了第一次發掘殷墟的挖掘方式。
李濟在後來的著作中曾做過這樣的評價：第一次試挖“仍襲古董商陳法。就地掘坑，直貫而下；唯撿有字甲骨保留，其餘皆視為副品。雖繪地圖，亦太簡略，且地層緒亂，一無記載。”
傅斯年對第一次試挖的過程和結果也不是完全滿意，李濟後來回憶，傅斯年說：“我等此次工作的目的，求文字（甲骨文）其次，求得地下知識其上也。”
隻是寒冬已至，第一次試挖有不儘如人意之處也隻能就此終止，靜待冬去春來再進行第二次發掘。剛剛起步的中國考古學，隻能把這些不儘如人意之處當做學費。
但是，董作賓這次以甲骨為主要目標、帶有探寶性質的挖掘，仍然具有重大意義，它不僅結束了古玩愛好者“安樂椅上研究”的博家時代，更為後麵的真正意義上的考古挖掘開啟了道路。
李濟和董作賓的第一次碰麵，就產生了一個否定的結論，似乎並不愉快。而實際上，這兩位學者都有足夠寬闊的胸襟，業務、學術的探討、爭論開誠布公，毫不影響個人關係。
董作賓對李濟的批評也虛心接受，兩人還達成了一份“君子協定”：舊曆新年後到安陽再聯手搞一次試掘，董作賓研究其中的甲骨文，李濟負責所有其他的出土文物。
一九二八年十二月，李濟正式出任曆史語言研究所考古組主任，從此殷墟考古發掘迎來了“掌門人”。
與此同時，傅斯年做出調整，把發掘組更名為“國立中央研究院河南殷墟發掘團”。
一九二九年春，李濟主持的第二次殷墟發掘開始了。
正如發掘組新的名字一樣，這次發掘明確把殷墟作為發掘對象，而不是單純地挖掘甲骨，考古方式和工作原則發生了質的變化。
發掘之初，李濟就提出考古不能有挖寶思想，“一切的原始材料，隻要能體現人類的活動，哪怕是殘陶碎骨，隻要是經過有計劃的科學方式采集得來的，就能顯現真正的學術價值”。
這次挖掘中，李濟提出了“科學”的考古概念：“科學的考古必須具有五個條件——必須有問題、必須有方法、記載必須精確、必須無成見、必須有耐心。”
在工作中，李濟聘用了專業的測量員對遺址進行了測繪，以便更準確地描繪出以小屯為中心的詳細地圖。
他又在遺址內的若乾地點以挖深溝的方法進行挖掘，主要的目的是要清楚地了解地層下地表的情況，以便找到甲骨堆積的特征。
此外，他還係統地記錄和登記了每件遺物的確切出土地點、時間、周圍的堆積情況和層次等等。
每個參加挖掘的工作人員也堅持寫關於個人觀察以及田野工作中發生情況的“工作日記”。
同時，李濟給大家立下規矩，“一切出土物全屬國家財產，考古隊同人自己決不購買、收藏古物”，這成為所有中國考古人心中最神聖的戒律、底線。“考古不收藏，收藏不考古”至今仍是衡量一名考古人的最基本的標尺。
第二次發掘，從一九二九年三月七日至五月十日日，分村北、村南、村中三個發掘點，共開三米長一點五米寬的探坑四十三個。發掘出甲骨文740片、還有大量陶器、獸器、陶範、銅器及石器。同時對村南、村中和村北的麥地、棉田進行了地下情況調查。
挖掘結束後，他們把大量的出土物裝箱包好，運到北京。
自一八九九年甲骨發現以來，瘋狂盜掘已讓殷墟千瘡百孔，但誰也不會留心、收集與甲骨一起出土的“殘陶碎骨”，更不要說那些挖出去的不同顏色的土層。隻有受過人類學、考古學專門訓練的學者，才會把注意力集中到這些沒有經濟價值的“邊角料”上。
李濟撰寫的第一篇殷墟考古的論文《小屯地麵下情形分析初步》，關注的就是土。論文首次提到了“地層學”的觀點。他根據考古過程中的發現和記錄，認為殷墟的地下堆積分為三層：最深層是殷商時期的文化堆積；覆蓋其上的是分散眾多的隋唐墓葬；最上麵的是現代堆積層。
殷墟第二次發掘中，李濟與董作賓不同，不僅要尋找甲骨，更要搜集所有的其他文物；不僅要發掘文物，更希望考察地層的分布和特點，找到曆史演變的潛在線索。
幾年前在西陰村摸索出的“三點記載法”和“層疊記載法”，有了新的用武之地。
自此，殷墟發掘逐漸形成了由點到線到麵再到整體的方法，並為中國各地遺址考察樹立了典範。
李濟也非常強調測繪的重要性，於是，地質調查所派出王慶昌和裴文中來到安陽。兩個年輕人都畢業於北京大學地質係，這次繪製的地圖比第一次發掘時進步了許多。
王慶昌還首創性地用線條來表示深度，為日後殷墟的測繪提供了參照。
二十五歲的裴文中這一次隻能給王慶昌做助手。不過，離開安陽幾個月後，他將在周口店發掘出第一個“北京人”的頭骨，從此揚名世界。
第一次發掘時，董作賓發現了人類的頭骨，但他覺得考古隊冒犯了死者，於是把它們重新掩埋起來。
在李濟眼中，這些頭骨卻有著特殊的意義。在哈佛大學讀書時，他的老師虎藤（eahooton）就要求學生必須深入了解人類骨骼的特性，能夠根據碎骨片做出判斷。一九二一年夏天，李濟曾幫助虎藤清理過五百個埃及人頭骨，與它們朝夕相處，每天洗刷，整理。而殷墟中的遺骸，複活了他那段久違的記憶。
大師就是大師，李濟一直保持著開放的姿態，樂於和其他學科的專家合作研究。一九二九年，中央研究院地質研究所的李毅，就應邀對殷墟出土的白陶、硬陶和灰陶標本進行了化學成分的實驗分析。
兩年後，英國皇家科學工業學院的哈羅德教授收到了李濟寄出的四件銅器標本，並進行了檢驗。地質調查所新生代研究室的楊鐘健和德日進則應李濟之邀，對殷墟出土的動物遺骸進行了深入的研究。他們鑒定出二十四種動物，最令人驚訝的是，殷墟甚至有鯨、象、貘的遺骨，由此可見，雖然末代都城地處內陸，殷商王朝其實與南方沿海地區存在著廣泛的貿易往來。
毫無疑問，殷墟考古更加奠定了李濟中國考古學之父的地位。
董作賓亦是殷墟考古自始至終的核心人物，他直接參與、主持的發掘就有八次。而作為甲骨文研究的著名專家、“甲骨四堂”之一，他最大的成就當然體現在其甲骨學研究上。
董作賓最值得敬仰的研究成果當屬《甲骨文斷代研究例》及《殷曆譜》。前者完成於殷墟發掘期間（1933年），提出甲骨斷代研究的十項標準，把甲骨分為五期。從此甲骨學研究有了精準的年代學依據。
這樣的成就，用他自己的話說，是“從地下挖出來的”——也就是科學考古的成果。