En los últimos años del siglo XIX cada vez más manuscritos –en escrituras y lenguajes conocidos o desconocidos– y otros hallazgos llegaban desde aquella región llamada por entonces Turkestán chino u oriental. Despertaban fascinación entre los estudiosos aunque su origen y procedencia fueran desconocidos por completo. Fue por esto que Aurel Stein decidió durante su primera expedición llevar a cabo excavaciones sistemáticas en este terreno. En 1900-1901 investigó alrededor de Khotan. Ya este primer trabajo se caracteriza por la misma amplitud de todas sus otras expediciones. En el desarrollo de su exploración arqueológica también prestó atención a la geografía, antropología, etnografía y lingüística de la región, y asimismo fue su objetivo “incluir las regiones poco o nunca definidas en el campo del conocimiento cartográfico”.

Cinco años después de su fructífera primera expedición marchó de nuevo a explorar los restos de la antigua civilización nacida de la interacción mutua entre India, China y las culturas clásicas occidentales en el Turquestán Oriental. En esta segunda expedición, entre 1906-1908, dedicó más de 30 meses al trabajo de campo, recorriendo un camino de más de dieciséis mil kilómetros.

En abril de 1906 cruzó la frontera india y pasó por Swat, Dir, Chitral y Mastuj, recogiendo datos históricos y etnográficos. Mientras descendía por el glaciar del paso de Darkot, a 4700 metros de altura, intentó seguir el recorrido de aquella expedición militar que, según los Anales Tang, en 747 cruzó el Pamir y Hindukush y bajó hacia Gilgit al mando de Gao Xianzhi. Stein obtuvo permiso del rey afgano para cruzar Wahan y el Pamir afgano, y luego tomó un respiro en Kashgar, en casa de su amigo el residente inglés Sir George Macartney (1867-1945). Aquí contrató al chino Jiang Siye como secretario, de quien siempre hablará con gran reconocimiento en su obras posteriores.

Desde Kashgar atravesó Yarkand hasta Khotan y pasó los meses de verano en las ignotas tierras altas de Kunlun. Después excavó principalmente los asentamientos desconocidos alrededor de Khotan. Volvió luego a Niya, donde ya había hecho numerosos hallazgos significativos durante su primera expedición. Encontró ahora nuevos textos escritos en kharosti así como objetos domésticos, restos de tejidos y decoraciones arquitectónicas talladas. De aquí fue por Charchan a Charklik y más tarde a un lugar que había ansiado ver desde hacía largo tiempo, las ruinas de Loulan descubiertas por el reputado geógrafo sueco Sven Hedin (1865-1952). Los monumentos escritos descubiertos en gran número atestiguaban que Loulan fue fundada a fines de la segunda centuria a. C. como estación militar china para el control de una ruta importante.

En enero de 1907 fue a excavar las ruinas de Miran. Las obras prosiguieron tres semanas bajo un viento fuerte y frío que trajo buena suerte. En la gran fortaleza en ruinas que durante el siglo VIII albergó un destacamento tibetano encontró cerca de mil manuscritos tibetanos en tablillas y papel; la mayoría eran textos oficiales relacionados con el movimiento de tropas y guardias de frontera. Mucho más antiguos y valiosos fueron los descubrimientos en el cercano templo budista. Los grandes relieves de estuco eran hermosos ejemplos de la influencia de la escultura greco-budista, y los frescos, incluyendo algunos majestuosos ángeles alados, lo eran de la pintura helenística. En febrero continuó su viaje sobre el mismo recorrido de Marco Polo y Xuanzang, el monje budista del siglo VII, hacia las cuevas de Dunhuang. Al alcanzar finalmente Suloho, donde el río se pierde en un pantano salado, descubrió unas torres de vigilancia y intuyó haber encontrado el resto de una antigua muralla. Como parecían los muros edificados para proteger las fronteras del Imperio Romano, las denominó limes. En el curso de dos meses los recorrió en una extensión de unos 220 kilómetros y encontró la llamada Puerta de Yade (Yumen). Los cerca de 2000 documentos chinos aquí descubiertos incluían también algunos datados, y se atestiguó que el muro fue erigido en el período Han como protección de los hunos que acosaban el imperio desde el norte.

En las torres de vigía y a lo largo de la muralla que hacía de frontera, no solo encontró documentos que revelaron datos de la administración militar, sino también utensilios, prendas y otros elementos en muy buen estado de conservación que daban una vívida imagen de la realidad cotidiana en esta frontera abandonada varios siglos atrás. La presencia de la ruta comercial también contribuyó a la preservación de otros objetos de interés, como por ejemplo una docena de cartas escritas en antiguo sogdiano.

Al completar la investigación de esta muralla fronteriza en mayo, Stein partió con el creciente deseo de un nuevo objetivo: las Cuevas de los Mil Budas.