在发现恐龙化石的埋藏地点后，考古人员就要把化石挖掘出来。起出那些零星的小化石可能只需要一个人花上几分钟时间，但如果是要将大块化石从坚硬的岩石中起出，就需要大批人员费时数星期或数月，动用各种机械工具才能完成。在此过程中，测量并记录作业细节也同样重要。
挖掘的地点
探寻恐龙的最佳地点是在中生代沉积岩层露出地表或接近海岸的地方，山路旁、采石场、海岸、悬崖、河岸甚至煤矿都可能是挖掘的地点。然而占地最广、恐龙蕴藏量最多而又露出地表的地区多半位于崎岖的不毛之地或遥远的沙漠之中。
挖掘的方法
在恐龙化石的挖掘中，工作人员会根据挖掘地点的不同采取不同的挖掘方式。比如在某些沙漠地区，工作人员只要把上面的沙子清除，就能清理出骨骼来，但要挖掘埋在硬岩石里的大骨架，就必须得使用炸药、开路机或强力的钻孔机。
测绘挖掘现场
人们在恐龙挖掘现场移除任何东西之前都会先用网络分区，在不同的分区内找到的化石都要标示清楚，经过摄影并精确测绘现场图，这样到最后就会得到一张精密完整的现场绘图，这个处理程序几乎和化石本身一样重要。记录挖掘现场的精确位置和彼此的相对位置，有助于揭示标本恐龙当时的致死原因以及为何会保存下来。
挖掘的具体步骤
在恐龙的挖掘中，大到推土机，小到铲子、锤子、牙刷、筛网都可能用得上。工作人员一旦确认化石的真正位置，就可以先使用重型机具来移除大部分的覆盖层，待化石周围的岩层减少后就可以使用较细腻的小型工具进一步处理。
搬运化石
化石在移动前要先进行稳定处理，有时只需要用胶水或树脂涂刷暴露的部分，有时则必须以粗麻布浸泡热石膏液做成的绷带来包裹。小块化石可以用纸张包起来，或收藏在样本袋中以免受损。大块化石或用石膏包裹，或在最脆弱的部位用聚胺甲酸酯泡沫来保护。有些较大的内藏化石的石块则必须先劈开再运输。
