1907年1月，史坦因在磨朗遺址進行發掘。2月他到達南山疏勒河時，發現由石灰建成的
古城牆，並命名為“長城”。他用了兩個月時間來測量長達二 百二十公里的“長城線”遺蹟，
並找到玉門關的遺址。古城牆在漢代建成，用來防禦匈奴人從北方侵襲。同年5月，史坦因到訪敦煌千佛洞。
1900年，僧人王圓籙在敦煌其中一個密封 的石窟內發現藏經洞，內裡儲存逾千卷保存甚好的五至十一世紀
唐代寫經及絹畫，這些珍貴資料促進了學界對中國盛唐及中亞歷史的認識。
同年6月，史坦因到達安西綠洲，在南山地區進行地圖測繪，並在塔里木盆地作第二次冬季發掘。他沿著長達一
千四百 公里唐代與西方交往的軍商兩用路線，從安西直抵焉耆，史坦因趁這期間考察哈密和吐魯番的重要遺址。
12月他開始研究位於焉耆西南方的一所佛教寺院，再由庫車從北至南穿越塔克拉瑪干沙漠，向昔日克里雅河的方
向前進。1908年2月，史坦因在喀拉墩開始新的考古研究，前往白玉江，但他在繪製崑崙地圖時發生了意外。
有關這次探察，可參考史坦因在1912年撰寫的《沙漠契丹廢址記》及1921年出版的研究報告《西域考古記》
（共五冊）。
