年2月，一号俑坑的试掘方全部回填，以便修建博物馆。在博物馆建设工程进行时，考古队便将工作重点转移到寻找新的兵马俑坑上。当时的想法是：按照中国人讲究均衡对称的传统习惯，在秦始皇陵东侧发现了兵马俑坑，那么陵园的西、南、北侧是否也有兵马俑坑？于是在陵园北侧进行大范围的钻探调查，虽然发现多处地面建筑遗址，也采集了板瓦、筒瓦、瓦当等大量文物，但并没有探测到兵马俑坑。在陵园西侧的地上、地下都堆积着很厚的砂石层，钻探极为困难，工作月余一无所获。陵园南侧因靠近骊山，地下覆盖的碎石及大石块堆积层较厚。
考古人员曾采用挖深井的办法，先挖去石层，再用探铲钻探，每天都累得筋疲力尽，却丝毫不见兵马俑的蛛丝马迹。正当大家踏破铁鞋无觅处的时候，年4月21日，传出了一个重要信息，建筑工人徐宝山在一号俑坑的东端北侧发现有硬土，疑为夯土。于是，全队人员集中到此处钻探。两天后便在一号坑北侧东端又发现了面积约为平方米的大型陪葬坑，编号为二号俑坑。根据已出土情况判断：该坑共埋藏陶俑、陶马一千四百余件，有车兵及骑兵、跪射、立射等各种姿态的步兵俑，是一个多兵种混合编制的曲尺形军阵。
在周围更大范围钻探这一重大发现，又一次在国内外引起轰动。二号俑坑发现后，考古人员一鼓作气扩大范围，在周围更大范围钻探，希望能找到新的兵马俑坑，年5月11日，在一探孔内发现五花土层，至5米深时发现了陶俑残片。大家情不自禁地惊呼：又是一座新的兵马俑坑。此坑编号为三号俑坑。到同年6月底，终于探明三号俑坑面积为平方米。年3月至12月，集中发掘三号俑坑，探明坑内埋藏木质战车一乘（已朽），陶俑、陶马共计72件，青铜兵器34件。年6月上旬，考古人员在一号坑的中端北侧一条大沟的断崖上发现有一条左右两边堆积物不同的地层剖面。
以此为基点开探沟进行详细探测发现这是一座人工挖掘的横长方形坑，未见陶俑、陶马及其他遗迹，面积约平方米，坑内未放置陶俑、陶马，编为四号俑坑。据考证得知，此坑未建成的原因是由于秦代末期的农民大起义而被迫停工。至此可以确定，一、二、三号兵马俑坑和未建成的四号坑是一个有机整体，是秦始皇陵的一组陪葬坑。前三个兵马俑坑的建筑形制、平面布局各不相同。一号坑呈东西向的长方形，东西长米，南北宽62米，距现地表深4.5至6.5米，面积平方米；二号俑坑位于一号俑坑的东端北侧，两坑相距20米。
地上军队的真实模写该坑平面呈曲尺形。俑坑的东边有四个门道，西边有五个门道，北边有两个门道，门道均为斜坡形；三号俑坑位于一号俑坑的西端北侧，两坑相距25米。该坑平面呈“凹”字形，东边有一斜坡门道。一、二、三号兵马俑坑都是土木结构的地下建筑，坑顶的封土略微高出地表，封土上未发现任何建筑遗迹。秦兵马俑的特点表现在三个方面：第一，它是陪葬物。这就决定了它的作用是保卫墓主秦始皇的地下王国；第二，它是一支地下军队，是地上军队的真实模写。这就为研究秦军的兵种、编制、编列、装备以及军事制度提供了具体而形象的实物资料。
总结聂荣臻元帅曾形象地说秦始皇兵马俑博物馆“是一个古代的地下军事博物馆”；第三，它是一组大型的雕塑俑群，具有雕塑艺术固有的特性。也就是说它不是实物，而是实物的再现，其中包含着再创造的重要因素。以上三个方面不可分割、紧密相连。秦兵马俑坑是一座古代军事宝库，也是一座艺术宝库。这两点又是服务于为秦始皇陪葬、代表封建统治者的意志和要求的。从年到年，考古人员对秦俑一号坑进行第一次发掘；年到年进行第二次发掘；年到年集中力量发掘秦俑三号坑；年发掘秦俑二号坑；年6月13日，秦俑一号坑开始第三次发掘。时至今天，秦兵马俑一、二号坑的考古发掘工作仍在进行。