依照《伊利亚特》的叙述，雅典娜庙位于城内最高点，而波加摩斯的城墙是由波赛顿与阿波罗这两位神修建的。施利曼由此推断：雅典娜庙应位于高地的中央，两位希腊神建造的城墙应在附近的平地上。于是，施利曼便指导工人在山北面陡峭的斜坡上挖了一道深沟。他们首先挖到的是其他时代的遗迹。在最上面的是罗马时代的新伊利昂，接着是希腊时代建立的城市。由于施利曼急于求成，挖掘特洛伊城心切，认为特洛伊埋得很深，接近山底层，因此，只是一个劲地往下挖，挖了一道又一道城墙，结果把不少有价值的遗迹破坏了。

原来，座落在这里的不是一座城，而是许多个城，一座又一座城市在这里兴起、毁灭，又重建。施利曼原打算寻找的是荷马笔下的特洛伊城，结果却挖出了9 座古城。

1873 年3 月中旬，他终于挖到了带有遭受严重火灾痕迹的大建筑物、城墙、城门和铺着石板的街道。他欣喜若狂，毫不犹豫地把这座大建筑物称为特洛伊王普里阿蒙的宫殿，把城门称作斯卡安门。

目睹这些经过火灾的残墙断壁，荷马史诗中描述的焚烧特洛伊城的情景似乎就呈现在眼前，他不禁凄然泪下。

施利曼获得了巨大的成功。他在给哥哥的信中写道：“在特洛伊地下深处收集到的颇有价值的古物，足以装备一所杰出的博物馆。可是我们现在疲惫不堪，既然已经达到了目的，实现了一生的宏愿，那我们将在6 月15 日最后停止在特洛伊的努力了。”然而，就在他准备收兵的前一天，他在他的希腊妻子索菲娅的陪同下，站在现场大坑边监督工人挖掘，在断断续续的三年挖掘中，唯一美中不足的是没有挖到一块金子，这与他试图证明特洛伊城曾拥有无数金银财宝的想法相去甚远。因此，他已不再指望有什么重要发现了。但就在这时，他突然发现一个工人清理一堵墙的时候，在一件青铜器后面有一些闪闪发光的东西。

可能是金子！他敏锐地意识到这一点。接着又转念一想，千万不能让工人知道。于是他把索菲娅召到跟前，叫她立即向工人宣布：今天是他的生日，工人们不必干活了，工资照发。等工人一走，施利曼夫妇就亲自动手干起来。

首先要把那件青铜器挖出来。由于它上面压着6 米高的墙，必须把墙掏空。但这样一来，墙随时都有倒塌在他身上的危险，但一想到青铜器旁边有闪光的金子，他便顾不得那么多了。终于，从土里露出了象牙般的光泽，可以用手掏出了当响的金子来了。索菲娅展开头巾，施利曼一件接一件地把金银财宝掏出来，放在头巾里。他们一直干到黄昏，才将一堆金银器物送到现场附近他们住的木屋里。晚上，施利曼夫妇俩在房里欣赏起这数百件出土文物来。望着这摊满一床的闪闪发光的宝物，夫妇俩欣喜异常。施利曼把金项链套在妻子的脖子上，又将熠熠闪光的金冠戴在她的头上，一个念头油然而生：这不就是特洛伊国王普里阿蒙的宝藏吗？这顶金冠也许就是美丽的海伦所佩戴的。于是这顶金冠后来被称为“海伦之冠”。

在尽情摆弄一番之后，施利曼夫妇详细地清点了这批稀世珍宝：两顶金冠，大的一顶由16353 块金片金箔组成，每顶金冠都有一串金项链，可缠绕在佩戴者的头上。还有6 只金镯，2 只金杯，1 只高脚琥珀金杯，在一件大的银制器皿里装有60 只金耳环、8700 只小金环，以及其他金银饰品。

根据施利曼和土耳其政府达成的协议，他理应将出土文物的一半交给土耳其。但他钻了当时土耳其海关检查不严的空子，将全部珍品偷运到雅典以后，才公布了他的发现。