１９２８年１０月１３日上午九時，發掘工作正式開始。根據董作賓上次調查結果，發掘組最初將發掘地點定在小屯村東北地。在小屯東北地一塊新近割過的穀地裏，他們看到了幾個剛被挖過的土坑，圍觀的小孩說這就是村民挖甲骨的坑，地麵上還散落有小塊的無字骨片。董作賓決定發掘應以穀地為中心，采取在穀地四周打坑以探其輪廓的方法找到邊際。這種方法，董作賓稱之為“輪廓求法”，這塊地則為工作第一區。
按照此法，第一天在穀地四角相距各約半裏挖了四個坑，每坑都有一丈多深。但是，一天下來挖掘的結果令人失望。
晚上收工後，董作賓、郭寶鈞等人都在認真思考，他們認識到自己的“輪廓求法”沒有科學依據，與實際情況不符合，於是決心改進挖掘辦法和思路。他們決定借鑒農民在農田中挖天花粉的經驗，改用“打探求法”和“集中求法”，由內而外，集中力量，“向穀地中地麵多甲骨之處求之”。用這兩種方法，第二天，在穀地一下子開了六個探坑，其中隻有第六坑挖出了一些殘碎小片，其他五個坑仍空空如也。原來，這塊地早已被人挖掘過，前前後後翻騰了十多遍。
此時，他們打探到村北濱河的劉姓穀地中曾有甲骨出土，還有民工稱，他曾在該地挖到過有字的大骨版。於是，考古組決定移師至此，開辟第二區。在開挖了大批探坑之後，挖出了大塊獸骨和無字龜版，但原先希望的大塊有字甲骨並未發現。
在挖掘第二區時，董作賓通過與村民交談，了解到小屯村中也埋有甲骨，因此，從１０月２０日開始，發掘重點就改到村中，開辟了計劃外第三工作區。果然，很快就有甲骨發現，特別是在一個姓田的村民院內的第二十四坑，在深六尺至八尺的地方，出土了有字骨版，其中有十五塊“骨質堅明而黝黑，字極清晰”。這一發現，使發掘組全體成員群情振奮，盡管與此同時在第二區繼續發掘的人也發現了不少的小片龜版和少量的骨片，董作賓等還是毅然決定將全部力量移至第三區，集中力量在村中進行發掘。 殷墟第一次發掘在小屯村中發現了甲骨。
很快，民工們在通往村裏的大路上第三十七坑內，發現了很多有字骨版，而且這些骨版都沒有經過加工，這與往常那些需要事先整治鋸削的甲骨有所不同。而沒有刻字的骨版上，許多有用火烙成的花紋，也很有特點。
董作賓又打聽到，在韓姓宅南的大路上，１９２８年春天，小屯村民因戰爭耽誤了農時，乃相約到村前大路上挖掘甲骨並且很快就挖出了不少，正準備繼續往底下深挖的時候，受到了地主的阻攔，被迫停下。於是，派人到村前路上進行了勘察，結果發現了三十六坑，在地下五尺至六尺深處，有一個寬窄不等的龜版層。在黃色沙土中，三五片甲骨互相粘連，橫七豎八地散落在中間，共出土刻字龜版一百三十五片，無字龜版一百七十五片。
這次發掘實際上是一次試掘，加之經驗不足，十幾天的緊張發掘中原計劃一再變更，因此，董作賓覺得有必要停下來進行思考與總結。另外，當時社會秩序也很成問題，安陽城東的土匪公然與駐軍武裝對抗，夜間環城周邊土匪綁票搶劫四處活動，負責發掘警衛的自衛團團丁也是提心吊膽。工作地點與駐地相距又較遠，從發掘組人員和出土文物安全考慮，董作賓決定３０日停止發掘工作。
當時發掘的環境和條件極為艱苦，發掘組為節省經費精打細算，董作賓曾記述：“同事諸君皆耐勞吃苦，每日午餐僅分食饅頭，略飲茶水或添煮稀飯，即能飽餐一頓，踴躍工作，此種精神，亦至可佩。”十八天的發掘工作，及先前購置裝備，往返更換公文，僅用了三百五十元。
此次發掘共得有字龜甲五百五十五片，有字骨片二百九十九片，合計為八百五十四片，同時還有骨器、陶器、蚌器、玉石器等近三千件。董作賓對第一次殷墟科學發掘進行了認真的總結，寫出了《民國十七年試掘小屯報告書》，在發掘出土的八百五十四片甲骨文中，選錄了三百九十二版，進行摹寫編碼３８１號，成《新獲卜辭寫本》。《新獲卜辭寫本》是第一部科學發掘甲骨文的著錄，摹片順序有通號，摹片之後附有“後記”，共分六章：地下之知識；時代之考證；文辭之研求；契法之探討；骨料之發現；塗飾之一斑。對這批甲骨文進行了全方位的研究，這是以前甲骨文著錄著作所未見的。董作賓在“後記”中說：“新獲卜辭寫本一卷，凡錄甲骨文字三百八十一版，摹寫既竟，頗有所悟，又此次因實地工作而獲得之新知，亦有足資學人參證者，乃拉雜記於此。”李濟對董作賓的報告和《新獲卜辭寫本》給予很高評價，指出：