为保护而进行的几次重要考古发掘
1949年新中国成市后，在中央和地方各级人民政府的关怀下，1950年代初成立了山西云冈文物管理所，开始对部分洞窟进行清理和整治。但由于那时人们缺乏石窟寺遗址考古的正确理念，洞窟清理工作没有按照考古发掘程序进行，住一部分洞窟清理和整治过程中破坏了一些晚期遗迹现象，使云冈的许多历史信息丧失。
进入1970年代，随着人们有义物保护意识的增强与提高，由过去专涟佛教石窟寺造像的保护与研究，转向同时注重石窟寺遗址文化——即“大遗址”的保护与研究，同时将遗址的考古工作列入保护与研究范畴，先后进行过三次考古发掘，即1972年～1973年对第9、10窟窟前地面和崖而顶部以及第12窟崖面的清理，1987年对龙王沟西侧洞窟窟前地面的考古清理，1992年～1993年对第1窟～4窟及第9窟～20窟窟前地面的考古发掘。
每次发掘都有不同程度的新发现。其中第12窟窟外崖面上发现的仿木构建筑庑殿顶屋檐，既是研究平城时期北魏建筑的重要实物资料，同时又对其他石窟寺的洞窟外貌形式具有很大的影响。龙王沟西侧小型洞窟窟前辽代生活型寺院的发现，对了解大同地区辽代寺庙的居址以及云冈“十寺”等相关问题有很大帮助。第20窟窟前的北魏文化遗迹和第19窟辽金时代窟前建筑遗址的发现，不仅是云冈北魏时期石窟寺营建状况的新发现，而且是对历史记载的诠释。同时也使云冈辽金寺庙建筑的存在、作为其“十寺”之一重要的组成部分得到进一步证实。第3窟洞窟内外发现的北魏时期基岩地面未凿完的遗迹，揭示了前所未知的石窟开凿程序与方法，对于研究像云冈这样大规模的石窟工程开凿次序和操作方式具有重要意义。同时发现的窟前面宽九间、规模宏大的金建筑遗迹，对金代在云冈修建寺院有了新的认识。总之，这些为保护云冈石窟进行的一系列考古发掘工作，不仅为文物保护提供了十分有利的条件，也为云冈石窟研究工作的深入奠定了基础。云冈考古的新发现与收获
除了为保护石窟而进行的三次考古发掘，在配合日常文物保护和管理工作中也进行过一些考古清理工作，均小有收获。囿于篇幅，这里只介绍考古、建筑、美术学者比较关注的问题——石窟工程的开凿次序和操作方法、山顶北魏佛塔遗址这两项重要新发现。
第3窟开凿程序和方法
细心的观众参观云冈第3窟时会发现，时至今日这个洞窟仍然保留着考古发掘后北魏开凿洞窟的工作现场。这是因为一方面考虑让普通观众体会亲临考古发掘现场的感受；另一方面第3窟遗址的发现解决了考古学界长期以来悬而未决的一个技术问题，即石窟的开凿程序和方法。
在第3窟的前庭、前室与后室，经过考古发掘的基岩地面全部保留着如何分割或揭取岩石的信息，为我们今天研究石窟工程问题提供了详细的实证材料。后室东侧基岩遗迹反映了石窟工程技术中岩石分割与揭取的过程。在东西宽约5.9米、南北长约8.35米范围内，由东至西分别凿有纵向(即南北向)沟槽6条，将岩石面分割成5条南北向长方形条石，它的长度分别在4.8米～8.3米之间不等，宽度大约在O.9米～1.2米之间；再由北至南又分别凿有横向(即东西向)沟槽6条～8条，将每条纵向沟槽分割的岩石面又分成5至7个规格不同的石块。这说明分割岩石是石窟工程开凿程序的需要，也是让开凿的洞窟岩石能够迅速采集出来首先要进行的步骤。显然，这种岩石分割方式适应规模较大的洞窟岩石开采，可用于大的施工作业面，同时也是石窟工程能够顺利实施的必备条件。
分割岩石的沟槽断面基本上呈“U”字形，上面口部较宽，向下逐渐缩小变窄，底部为圆弧形，宽一般为9厘米～21厘米，深为30厘米左右。一般分割、揭取石块沟槽的宽窄、深浅，直接影响着分割石块的大小。石块大者沟槽普遍宽深，小者沟槽明显浅窄。这说明沟槽形制、深浅也决定着揭取石块的大小和规格。
那么沟槽将岩石面分割后，如何揭取地面岩石?我们从遗迹的细部观察，其具体方法是矩形石块从分割石块的一端依次逐块揭取，首先选择分割石块的某一端，将沟槽再沿着岩石面呈30°～40°方向继续凿成斜向沟槽，随后打入铁质楔子，从一端撬起。在施工过程中如果需要大面积凿去的岩石，就要首先对岩石进行分割，然后再揭取，这样就形成了自上而下的逐层开采石料的方法。这种逐层开采石料的方法，不仅适用于面积较大的洞窟，也适应窟内空间高旷的石窟。
新发现的未开凿完工的遗迹现象，不仅是北魏平城地区石窟工程，乃至北魏其他地区石窟工程研究方面的最基础材料，同时对分析洞窟壁面和窟顶等部位是否北魏开凿石窟时留下的遗迹，都有着十分重要的参考价值。
在第3窟后室壁面接近明窗的位置，发现了一层断断续续凸出石窟壁面的残石。根据该窟考古发掘后地层推断，这些遗迹是北魏开凿洞窟时残存的遗物，也就是石窟开凿过程中、上部与下部空间分别开凿，打通其隔层时残留的遗迹。这个遗迹现象能说明第3窟的开凿工程分两个阶段：上层开采的石料由洞窟明窗运出，下层开采的石料由洞窟门拱运出。只有当上层洞窟的窟型基本完成，下层洞窟开凿到一定程度，才能将这个隔层打通，形成一个更大的空间。联系洞窟前庭的正立面和两侧立壁的遗迹现象，我们发现前立壁和两侧立壁形成了三个明显台阶。并且东、西侧立壁的遗迹基本完全对称，它说明前庭开凿工程分成三个阶段。
通过云冈第3窟的遗址研究发现，北魏时代每一个人型石窟的开凿都应根据洞窟形制的设计要求进行，先凿出石窟的基本窟形，然后才进行壁面的雕刻造像。如果造像超出或突出涧窟的壁面，则采用在凿取窟形时预先留下每组或每尊造像的坯料，然后再进行艺术加工。一般大型石窟的开凿大致可以划分为二个阶段，即第一阶段主要是斩出洞窟外部接近窟顶的崖壁；第二阶段主要是斩出洞窟外部的明窗位置的崖壁，并通过明窗开凿洞窟内的上层空间；第三阶段主要是斩出洞窟外部的门拱位置的前庭崖壁，并通过门拱开凿洞窟内的下层空间。用这种程序和方法开凿洞窟，说明石窟工程的计划性和目的性都十分明确。
金代建筑遗址的新认识
在第3窟窟外前庭地面金代文化层中，发现两排东西向的夯土柱基，它们距前庭北壁分别约为3米、6米，南排现存6个，北排仅存1个，两排前后对应，其中心距离约3米。另外，两排夯土柱基最外端东壁上对应的位置也发现两个残破的方形石柱基。
1999年9月清理前室窟顶的二层平台时，在北侧靠近壁面的基岩面上，发现一排形状为方形、规格
大小不一、东西向的10个柱坑；在南侧接近平台边缘的基岩面上，同时出现一排东西向、长方形梁槽，仅残存6个。梁槽之间有一条东西向凹槽相连接。这些梁槽与北侧基岩面上的柱坑可以对应。如果将前室窟顶平台上的这两排建筑遗迹与前庭地面上的两排柱基夯土坑进行联系，发现它们之间的位置关系也都完全对应，可见这是一处面阔九间的窟前木结构建筑遗迹。
依据前室窟顶平台上梁槽、柱坑和前庭地面夯土柱基的位置分布情况，推断这处建筑的实测结果：明间面阔6.25米，次间5.48米，稍间5.28米，次稍间5.16米，尽间5米。平台上梁槽至后壁的进深5.1米：下层檐柱至前庭北壁进深约2.8米，副间进深3米。但是，这组建筑的地面柱网排列情况，难以与洞窟北壁崖面现存12个长方形梁孔遗迹位置对应，所以建筑的总高度无法推断。若从两个平面的柱网分布、对应关系等多方面考虑，推断应为一座多层建筑。
据《金碑》“皇统初，缁白命议，以为欲图修复，须仗当仁，乃请惠公(即禀慧)法师住持”化缘募钱“重修灵岩大阁九楹……皇统三年(1143年)二月起工，六年(1146年)七月落成，约费钱二千万”记载推测，虽然还不能将第3窟的金代建筑确定为灵岩大阁，但可以肯定是金代在云冈修建的一处规模较大的寺院。
山顶北魏佛塔遗址的新发现
云冈石窟山顶上的寺院遗址在20世纪三四十年代就引起考古学界重视。在东部的第3窟窟顶上和西部的第45窟窟顶上都发现了北魏建筑遗址。1993年据群众反映，在云冈石窟山顶东部的一处土堆上发现有盗洞。为此进行抢救性的清理工作，在盗洞周围发现一处北魏塔基遗址，并出土大量建筑构件和一些石雕残件等，故将该遗址命名为“云冈山顶塔基遗址”。
塔基遗址位于云冈石窟东部窟群区域山顶的最东侧，西距云冈石窟第1窟仅300米。由于塔基遗址地处云冈山顶前面的边缘部位，人为活动比较少，地层堆积比较简单。清理后的残存遗迹现象大致可以了解佛塔建筑的基本结构，是由地基(基础)、基座、石塔底层建筑三部分构成。它的地质基础十分稳崮可靠。塔基基座平面接近正方形，坐北朝南，东西长12.2米、南北宽12.1米。四周用砂岩石片包砌，石片间缝隙用褐色粘土填充，内部填以夯土。初步估计基座原来实际高度为2.2米。基座南面设东西向的东斜坡踏道和西斜坡踏道各一条，踏道宽均为1.45米～1.5米，可以从东、西侧两个不同方向登临上塔的基座。可惜，东、西两条踏道表面已经破坏，现在呈斜坡状，北魏时的原状不明。踏道内外全部用砂岩石片垒砌，朝南的外侧面较为整齐，与基座的四面墙体做法一致，以保持相同效果。基座北面正中位置有一条通向北面斜坡的慢道。慢道两侧墙体用石片垒砌，其南端与基座北面石片墙体呈90°交接，两墙同时垒砌，二者连成一体，它说明当时石塔的设计是将基座与北向斜坡慢道作为整体建筑进行统筹考虑，或许该石塔遗址只是北面寺院的一部分。
从清理后残存的遗迹现象观察，底层建筑由塔芯实体、环塔芯殿堂式回廊两部分组成。塔芯位于塔基中央部位，石塔的底衬石东侧残存3.1米，而北侧仅存1.45米。在塔心的北面残存一段长10.5米、宽0.85米、高0.4米的墙，此墙用石片垒砌，墙体内外两侧抹以泥皮，外侧的泥皮厚3厘米，表面涂一小块赭红色彩。东面的墙体破坏更为严重，长4.75米、宽0.3米、高0.13米。塔芯与墙体之间构成1.18米～1.3米宽的回廊，回廊仅保存东面与北面的一小部分。回廊的地面比较平整，出土以砂岩质地的北魏佛教造像残件为主，主要有菩萨、弟子、护法、飞天的头像，供养天人身躯，千佛图像以及其他装饰等残件，这可能是塔芯中央部位佛塔雕凿石刻像或装饰品，系塔芯实体的塌落之物。建筑材料最多的是筒瓦，板瓦残片，并有一定数量莲花帐座和“传祚无穷”瓦当及7个石刻兽头门墩出土，主要集中在基座的四周外围。而生活用品仅出土几片陶片和一枚“五铢”钱币。这些石雕造像和生活用品出土的位置，对分析和研究石塔的建筑形制、功能、作用都有十分重要的意义。
从云冈石窟大遗址的保存状况和近年来考古新发现的遗迹现象，以及这个石塔的建筑遗址位置、出土石雕造像方面观察，再结合相关文献和有据可查的考古资料，基本上可以正确地认识北魏佛教寺院的发展情况，复原云冈石窟的北魏历史。
新发现的北魏佛塔遗址不仅所处位置比较特殊，而且佛塔遗址的平面形制也格外引人注目。从佛塔遗址保存的遗迹，再结合位置和形制综合分析，现在保存的佛塔遗址很可能只是寺院的一部分。首先，佛塔遗址南面10余米即为崖壁，从过去的地形与地貌观察，它是山下崖面开凿石窟寺院与山上僧侣寺院连接的纽带。因此，它的作用很可能是寺院的标志性建筑，这与郦道元描述云冈“山堂水殿，烟寺相望”的记载相吻合。其次，基座南部与北部都修筑了登上佛塔的慢坡式踏道，尤其是南部的两条东西向踏道的设置，与该塔所处的位置相适宜。由于佛塔位于石窟山顶的位置，佛塔建筑在选址和形制方面固然可能受到山顶地貌影响。但是这种塔基南部东西向和北部南北向踏道的以不同方式进行设计，其意图应该比较明显。即南部东西向踏道设置不仅从地形方面考虑，也涉及视觉效果，即云冈石窟的标志性建筑；北部南北向踏道则是从寺院布局整体设计方面作安排。
从塔基遗址残存的形制观察，也与当时京都平城地区其他佛寺的设计理念一致。北魏方山思远佛寺第一层平台建筑应该是寺院的基础，平台的南部与北部分别设计了一条东西向和南北向御道。以遗址所处的地形与地貌考察，第一层平台建筑基础南面地形十分开阔，有足够空间设计出一条南北向御道。若从地形方面考虑，这里并不需要将御道设计为东西方向，可见这是当时北魏思远佛寺设计的主要意图。第一层平台建筑基础北面有一条通往方山山顶的御道，这与云冈塔基遗址形制相仿。所以我们推测山顶塔基遗址只是云冈山上寺院的一部分。有关佛塔的形制问题，因为该遗址破坏十分严重，仅能根据残存的遗迹现象结合出土石刻造像残件进行分析。从底层建筑遗址的方形塔的平面形制来看，佛塔由石塔塔芯、回廊两部分共同构成，其结构形式与北魏方山思远佛寺的木塔、洛阳永宁寺的木塔形制基本相似。总之，云冈石窟山顶佛塔均为石结构建筑，其形制更接近云冈中晚期的中心塔柱窟，功能方面也应与石窟相仿。