4月2日，一行人抵达罗布泊。罗布泊南岸是茂盛的芦苇，野鸭、野鹅、野雁在湖心悠然畅游。

顺着荒凉的湖岸又走了两天，此时，旅行队的食物全部告罄，大家饿得发慌。第二天晚上，奥迪克游过半片芦苇丛，带回了几个猎人，猎人们卖给他们几只野雁和一些鱼、面粉、面包等。

在坎姆恰克潘，赫定遇到了几位老朋友。休息过后，他们乘独木舟返回新湖。在此之前，赫定乘坐独木舟在罗布泊重游了一圈。

现在，赫定决定把全部精力放在西藏探险工作上。在这之前，他用了几个月的时间在藏东进行探险，并为高原绘制地形图。

这次探险结束不久后，赫定又想起了在沙漠中遇到的古迹，很想回去看一看。他派人将根据地迁至小镇诺羌，准备第二年春天到达。

这次他计划向东走400千米，穿越乌斯登山与安南坝山，然后向北穿过戈壁沙漠，再向西去往六十泉，最后往西南方向到达古城，并取道罗布泊返回诺羌。

赫定于1900年12月12日向沙漠进发。再次深入沙漠这片不毛之地，真有一种自豪感，因为除了他们，这片沙漠还不曾有人踏足过呢。

途中，赫定借助天象测定位置。有一天，为了寻访古迹，赫定告诉大家，只要有人找到任何带有文字的东西，都可以拿来领赏。大家拼命去搜寻，只找到了一块破碎的毛毯、几根棕色人种的毛发、一双破布鞋、几块家畜的头骨碎片、绳子、一个挖耳、几枚中国钱币、几块陶上碎片、一些破布和零碎杂物。

偶尔也能发现几座房子的废墟，房子几乎都是木造的，墙壁用柳条编成，然后在上面抹上一层黏土。有三处房子，门框还保持得相当完整。

之前奥迪克折回去取圆锹时无意中发现的那废墟也被他们找到了。这是一座佛教寺院的遗迹，虽然现在已经破败得不成样子，可是遥想当年，一定华丽庄严，自有一番盛况。这座寺院当年本位于罗布泊之旁，高大的房屋鳞次栉比，小塔、城廓、庭院、道路都井然有序，那时候商旅和住民也必定很多，可惜后来随着库鲁克河改道，湖面向南移了数十米，这座寺庙自然被淘汰了。

赫定希望能挖掘出更具研究价值的古物，后来终于发现了一尊高约一米的铜佛、一些小饰物、一具木框、一些莲座和几枚花朵的装饰物，还有一尊佛像也雕刻得非常细致。根据这些东西的位置再继续寻找，他们找到了一些刻有文字的木板。发现木板的人获得了赏金，其他人见了都很兴奋，卖力地工作，直到天黑了才停下来。

第二天，挖掘工作继续进行。大家几乎找遍了每一栋屋子，只剩下最后一小栋了。在这里，赫定找到了一张写有汉字的纸片，它埋在约有60厘米厚的沙里。赫定拨开沙土，拂去沙尘，小心地将宝贝放入怀里。他们一共找了36张这样的纸片，每一张上都写满了汉字。

此外还找到了121块写有文字的小木片，这些都是无价之宝。大家也找到一些色彩艳丽画有图案的破碎地毯，这大概是世界上仅存的古老织品，还有一些鱼骨、小麦、米粒等。

这些东西看上去不起眼，可是它们对了解整个世界史却有举足轻重的作用。

3月9日是留在这里的最后一天，完成了测量地形和制作平面图的工作后，赫定来到了一座黏土塔下，这座塔的大木柱上雕刻着四米高的佛像。在这里，他又发现了两支中国毛笔及一尊约70厘米高的完整佛像，以及一把钱币和一些零碎杂物。

回到瑞典后，赫定将所有收集到的古董文籍都交给了德国威斯巴登的辛姆莱先生。这些文件中，最宝贵的是一些中国史书《战国策》的零星片段，年代可推溯到中国的东汉（公元25年到220年）。中国人在公元105年发明了纸，这些文件可能是公元150年到公元200年间的物品，它们可能是目前世界所知的最古老的纸片文件了，比欧洲历史最悠久的历史资料还要早700年呢。

从这些纸片中，人们可以推测出当时人们的社会情形和生活状况，1500年前的楼兰城就已经有客栈、诊所、宿舍、寺院、仓库、个人住宅和贫民窟。楼兰城是中国的边境都市，是古代中亚通往中国、波斯、印度、叙利亚和罗马的必经之地。

赫定不是一个考古学家，他把这些文物统交给专业的教授研究是非常明智的。自从他发现这座古都以来，已经有无数人根据他制作的地图前往探访这座废墟之城了。

1274年，马可·波罗访问亚洲时，这座古城已经在沙中沉睡了一千年。六百多年后，斯文·赫定发现了它。他的发现对世界文明史的发展有不可磨灭的贡献。后来的著名探险家斯坦因博士在《西域考古记》中这样写道：

我感谢赫定博士绘制的出色地图。尽管和我们的路线有误差，而且实地完全没有指示的标记，但是他的地图让我直抵古城遗址，一点时间都没有浪费。之后我们对这片地区一直到车尔臣西南边的山脉用平板仪测量，再经过天文观测和三角测量的验证，发现赫定博士对遗址所在地的地理定位与我们的测量结果在经度上只差1.5千米，而天文观测下的纬度数据则完全一致。