1980年，在全麵發掘條件成熟的情況下，由四川省文物管理委員會組織的對三星堆遺址搶救性的發掘全麵展開了。這次曆時3個月的發掘，收獲頗豐，不僅出土了不少的陶器、玉器、石器，並且還發現了大量的房屋基址和4000多年前的墓葬。這些陶器、石器讓人們了解了4000多年前古蜀人的文化特點，從而也從它們身上見識到了古蜀文化和古蜀人的生活方式。在這次成功發掘的激勵下，考古學家們鍥而不舍、繼續前進，試圖進一步揭開古蜀王國之謎。1986年7月23日淩晨2時30分，他們又有了一個重大收獲。考古學家以竹簽為工具，在謹慎的挑土過程中，發現了一小點在燈光照耀下閃閃發光的黃色物體，他們耐住性子，繼續挑土，不一會兒，黃色物體顯露的麵積越來越大，還顯出花紋來。先是一尾雕刻逼真的魚映入眼簾，接著人們又發現了一隻振翅欲飛的小鳥。這彎彎曲曲的黃色物體不斷地延伸，竟長達一米多，令人驚奇的是，上麵除了刻有魚、鳥紋外，竟然還刻有一個王者之像。考古人員將這一發掘物稱為“金腰帶”。意識到此發現非同小可，他們立即向政府請派軍警保護現場，局麵得以控製後，考古人員才公開了發現古蜀王“金腰帶”的消息。一時間輿論嘩然，三星堆又一次成為世人關注的焦點。繼“金腰帶”之後，大量的玉器、象牙、青銅器及金器也被陸續發現，尤其是青銅器中的各式人頭像和黃金麵罩是中國考古史上的首次發現，具有十分重要的意義。
在考古人員不知疲倦的奮戰下，一具具神奇的青銅麵具，一件件晶瑩剔透的玉器，閃閃發光的金魚、金葉，離開了它們沉睡的泥土，發出了熠熠光輝。尤其是1986年發現的兩座器物坑，是三星堆遺址的代表，它的發現令世人矚目。其中一號器物坑位於三星堆土堆南側100米左右，坑是一個口大底小的長方形，坑內大概有400多件文物出土；二號器物坑位於祭祀坑東南，相距大概20米，是一個坑壁稍微有些傾斜的長方豎穴，從這個坑裏出土了439件青銅器，131件玉石器，此外還有骨、象牙等器物。這些3000年前的青銅人像雕塑，在中國古代文明史上十分罕見，在東方乃至世界藝術史上都占有十分重要的曆史地位。那件大型青銅人像的發掘，填補了美術史上商代大型雕塑的空白，它總體身高將近3米，是目前為止發現的幾尊最大的青銅鑄像之一。人像麵部的器官雕刻得栩栩如生，頭上還戴著用羽毛裝飾的發冠。它手臂的動作好像是在進獻貢品，人像身著飾有巨龍、雲雷、人麵花紋的衣服，看上去十分華麗。無論是從它的麵部表情、身體動作，還是衣著來看，都體現了濃厚的宗教色彩。因此，有的專家推斷這個青銅大立像可能是一個象征著王者的“司巫”。在二號祭祀坑還出土了41件銅人頭像，它們的大小、麵部比例、神色與真人非常接近，大概也是反映了巫師的形象。
在這兩座器物坑中，人們還發現了一種被專家稱為有“不死”或“通天地”功能的神樹，那就是用青銅器製作的銅樹。其中最大的一棵，高近4米，由樹座、主杆和三層樹枝組成，體態挺拔，裝飾十分精美。樹下底盤為圓環形，上有一個描繪著雲氣狀花紋的山形樹座。高大的樹杆一共有3層，一層向外伸出3根枝條，每一根枝條上都站立著一隻鳥，枝端掛著一顆桃形的果實，十分精巧。除此之外，更讓人稱奇的是，在樹座下麵背朝著樹幹跪著3個人像，他們的表情十分威嚴莊重，越發使神樹顯得神聖無比。這棵神樹是目前世界上發現時代最早、形體最大的一株，據推測，後世興起的“搖錢樹”可能就是在此基礎上發展而成的。兩座器物坑中除了青銅人像和銅樹外，還有玉石器和青銅禮器也是頗為重要的。出土的玉器，其中一部分像斤、斧、鑿、刀、鋤、舌形器、橢圓形穿孔附飾等，具有濃厚的地方特色，很明顯是當地人製造的、蜀人本來就有的玉器；而另一部分像玉璋、玉琮、玉戈、玉瑗等，它們的製造則體現出中原文化的影響。