Az 1930-as években Stein négy régészeti expedíciót szervezett Iránba. Az iráni nyelvek tudósa volt, s III. belső-ázsiai expedíciója során már ellátogatott az ország Afganisztánnal határos területeire. Jól ismerte a Nagy Sándor perzsiai hódításaival kapcsolatos történeti tényeket és helyszíneket, s kimutatta az iráni kultúra hatását a Selyemút írásos és tárgyi leletanyagában is.

1932 januárjában Beludzsisztán iráni részét járta be egészen Kermánig. Ezen a rövid expedíción magyar asszisztense volt, egy fiatal indológus, Fábri Károly (1899-1968). Szeptemberben újra felkereste Iránt, és e második expedícióján (1932-1933) a Perzsa-öböl mentén folytatta kutatásait. Minábtól Hormuzon Bandar Abbászon és a láresztáni partvidéken át Buserig. Harmadik expedícióján (1933-1934) Fársz keleti részét járta be, a negyedik expedíción (1935-1936) pedig a nyugat Fársztól az iráni Kurdisztánig terjedő területet. Útjai során a neolitikumtól az iszlám koráig datálható ásatási helyszíneken dolgozott.

Mint a Han-dinasztia korából származó gansui limes (határfal) felfedezője, nagy érdeklődéssel követte Fr. Antoine Poidebardnak (1878-1955), a légi archeológia megteremtőjének kutatásait Szíriában, ahol a római limes nyomait tárta fel. Stein Aurél hasonló kutatásokba fogott Irakban és Transzjordániában. 1929-ben és 1935-ben rövid felderítő utakat tett a Royal Air Force gépein, s felismerte a légi felmérések nagy értékét. 1938-39-ben terepen és levegőből végzett felméréseket a Tigris észak-iraki völgyétől az Akaba-öbölig. Az új technológia révén római utak, vízvezetékek, hidak, víztárolók és mérföldkövek maradványait tárta fel.