1921年10月27日開始發掘，12月1日結束，歷時36天。發掘由安特生和地質學者袁復禮主持，地質調查所採集員劉長山、陳德廣、白萬玉、姚某、張某(後二人佚名)5人蔘與，加拿大骨骼研究專家步達生(D·black)博士和奧地利生物學名譽技師師丹斯基(O·Zdansky)博士也參與了後期工作。發掘者在暴露灰層及遺物較多的東西溝和路溝斷崖處開發掘點，沿着這些沖溝發掘了17個地點，感興趣的讀者可以跟着小編一起往下看。
由於當時已是冬季，爲趕時間，在工地上搭了帆布篷，點着汽燈、馬燈，夜以繼日工作。遺址的發掘收穫相當豐富，發現大量的文化堆灰層和袋形灰坑，獲得了一批磨製石器、骨器、蚌器和大量陶器。這些器物分裝爲11箱，用火車運送到北京。以後，又經中國政府同意，將部分器物運到瑞典，建立了遠東古物博物館。剛從美國歸來的學者袁復禮在仰韶村遺址的發掘中起到了核心作用，不僅對遺址進行全面測量(按照1：2000和5釐米等高線繪製了仰韶村遺址地形圖和仰韶村南部等高線圖——這是中國考古史上的第一幅等高線圖)，還負擔和當局的交涉工作。發掘仰韶村遺址的同時，安特生等還在仰韶村西邊的不召寨村進行了小規模試掘，併發掘了楊河村、西莊村等史前遺址。
安特生回到北京後，開始了系統的研究。從仰韶村探溝的剖面上，發現是遠古人類居住過的遺蹟。又結合運回的各類器物，初步認爲仰韶村遺址是一個遠古文化，即仰韶文化的連續堆積。按照當時國際上考古學慣例，將其命名爲“仰韶文化”。
安特生在在仰韶村發掘中，貢獻非常之大。使用手鏟、毛刷、鐵鉤、皮尺、捲尺等由美國帶來的發掘工具，在當時是世界上最先進的考古工具，後來成爲中國現代考古發掘仍主要使用的傳統工具。採用的開挖探溝瞭解地層的方法，在中國近代考古學史上當爲首次，至今仍在沿用。仰韶村成爲中國境內發現的第一個史前聚落遺址。發掘中，其按水平層位記錄遺址的方法，打亂了自然堆積所形成的層位，忽略了文化層中遺蹟、遺物複雜的疊壓和打破關係，因此安特生得出了錯誤的結論：將仰韶村發現的仰韶文化和龍山文化(當時尚未證明是一種考古文化)混爲一談;重點關注了仰韶文化的彩陶，將其與中亞的安諾彩陶簡單比較(注意其紋飾差別)，認爲前者源於後者，從而得出“中國文化西來說”。安特生的這兩個錯誤結論，尤其是後者，長期以來在考古界造成了很壞的影響。
安特生對仰韶村遺址的調查發掘及其研究資料，經過系統整理，撰寫了《中華遠古之文化》(載《地質彙報》第五號第一冊，1923年)，成爲關於仰韶村遺址的最初報道，是仰韶村文化遺址的發掘簡報，後由袁復禮譯成中文。安特生後來又在《河南史前史研究》(瑞典遠東博物館館刊第9期，1943年)中，對發掘工作有一些補充說明。
