1955年10月，由郭沫若、沈雁冰、吳晗、鄧拓、範文瀾等提出申請發掘定陵，當年12月初，在吳晗的主持下成立了由六位發起人和夏鼐、鄭振鐸、王昆侖組成的“定陵發掘委員會”。從北京大學 歷史 系考古專業畢業的趙其昌擔任發掘工作隊隊長。1956年5月19日，經國務院批準，開始了對古代皇陵的第壹次主動運用考古學方法進行的有計劃的科學發掘。1957年5月19日，經過壹年的多次波折和艱苦發掘，定陵地下玄宮的入口金剛墻顯露在發掘隊員的面前。10月5日，發掘隊員進入地宮，中國古代帝王神秘莫測的地下宮殿終於重見天日，出土文物近3000件。1959年9月30日，在定陵原址上建立了博物館，郭沫若題寫館名“定陵博物館”，並於1959年10月1日正式對外開放。
定陵地宮是目前明十三陵中唯壹被發掘的地下宮殿，它的地宮全部用石砌成，多為青石，面積為1195平方米。內無梁架，為石拱券，相當高大。地宮中有7座4噸重的漢白玉石門，設計巧妙，開閉靈活。地宮中又分為正殿、配殿、前殿，和地上建築完全壹樣。中殿原狀陳列著祭器，那裏有三個漢白玉石座，座前各有壹套黃色琉璃五供和壹個青花大瓷缸，缸中原來盛滿長明燈燈油，供點長明燈用。後殿的棺床上停放著明萬歷皇帝和兩個皇後的棺木，棺旁放著裝滿陪葬品的26個紅漆木箱。定陵發掘後，有關部門對萬歷皇帝的遺骸和頭發鑒定後得出結論，萬歷生前體形上部為駝背，身長1.64米，血型為AB型。“文化大革命”期間，保存在定陵博物館的萬歷皇帝及兩位皇後的屍骨，在定陵門前廣場被示眾批判後燒毀。
明定陵，建築精巧雄偉，為中國歷代皇陵之冠，如今成為舉世聞名的 旅遊 勝地。定陵發掘出土的這壹大批珍貴的文物，使考古工作者掌握了眾多的第壹手資料，引起了海內外考古學界和炎黃子孫的關註。然而，由於多方面的原因，許多文物未能完整保存下來，直至30多年後才完成有關發掘報告。