1909年5月底，科茲洛夫一行再抵黑水城，在與考察隊保持著“愉快的關係”的土爾扈特貝勒的幫助下，雇用當地民工，由俄人指揮，在城內城外各處重新踏勘發掘。
起初並沒有驚人的發現，科茲洛夫本人則不僅“未正規參加發掘”，“甚至連很有意義的發現物也不曾登記在城市平麵圖上”。如果體會他5月27日日記中的話———“時間是五點鍾，已感到天地炎熱，不禁想到在淒涼、死寂的黑水城我們將如何工作”———可以感到他對這次重返發掘並非一開始就充滿信心。
然而，奇跡出現了。6月12日，他們打開了西城門外一座高約10米，底層麵積約12平方米的“著名佛塔”，呈現在眼前的竟是層層疊疊的多達2萬4千卷古代藏書和大批簿冊、經卷、佛畫、塑像等等，無怪乎後來俄國人聲稱簡直找到了一個中世紀的圖書館、博物館！他們在因此次發掘後名聞遐邇的佛塔內整整工作了9天（1909年6月12日～6月20日），取出文獻和藝術品運往營地，粗粗分類打包後，以四十峰駱駝裝載數千卷舉世罕見的文獻與五百多件精美絕倫的藝術品踏上了西去的歸途。極具諷刺意義的是持“友好態度”的土爾扈特貝勒帶著自己的兒子及全體屬官，騎著高頭大馬來為他們送行！
今天我們已經知道，這2萬多卷中國中古時期的珍藏，是繼殷墟甲骨、敦煌文書之後，又一次國學資料的重大發現。黑水城出土文獻在時間上延續了敦煌文獻，展示了遼、宋、夏、金、元，特別是西夏時期的文化資源。它們中絕大部分是西夏文文獻，內容包括語言文字、曆史、法律、社會文學、古籍譯文以及佛教經典等；其餘則為漢文文獻，有直接從宋、金傳入西夏的書籍，有西夏刻印抄寫的書籍，還有不少宋、西夏、元時期關於官府、軍隊、百姓的檔案、文書；此外還有一些藏文、回鶻文、波斯文等其他民族的文字資料。黑水城出土文獻具有極高的文獻價值和版本價值，然而從它們再現於世的第一天，便淪為外國探險家的囊中之物。
1909年秋天，科茲洛夫盜掠的黑水城珍寶運抵彼得堡。如今，全部文獻藏於俄羅斯科學院東方研究所聖彼得堡分所，相關藝術品則藏於國家埃爾米塔什博物館（冬宮）。