Исследование холма Амран ибн Али считалось почти неосуществимой затеей, настолько велики здесь были нагромождения строительного мусора, обломков и песка. За восемь месяцев удалось вынуть и вывезти по узкоколейке свыше 30 тысяч кубометров грунта. В своих отчетах о раскопках Кольдевей писал по этому поводу: «Мы сделали раскоп в центре северной, более высокой части холма Амран и на половине его высоты первым делом соорудили ров для железной дороги шириной 6 метров, глубиной 10 метров и длиной 145 метров. Железная дорога позволила сравнительно легко вывезти груды строительных обломков, расположенные над нею; но все лежавшее ниже пришлось предварительно поднимать на высоту 12 метров и уж потом грузить в вагонетки и откатывать. Одновременно здесь можно было занять сравнительно мало народу. Сначала работало 40, затем 80 человек в день».

Сколько надежд и разочарований приносил этот труд, по кратким записям Кольдевея можно только догадываться. Так, например, он пишет: «Затем мы выкопали большую четырехугольную яму в середине холма и стали зарываться в нее все глубже и глубже, работая при слабом солнечном свете, едва проникавшем сюда, словно в устье печи. И так как, кроме черной порошкообразной вонючей массы нетронутого грунта, извлечь ничего не удавалось, то рабочие стали беспокоиться, полагая, что я попросту глуп. Меня же их поведение совершенно не трогало, потому что мы как раз докопались до толстых стен и полов Эсагилы». Там на глубине 20 метров Кольдевей обнаружил пол, мощенный кирпичами с выдавленной штемпелем надписью, пол главного храма Вавилона, храма верховного бога Мардука, «Дома поднятия головы» – Эсагилы!

Удалось достичь одной из целей, предусмотренных планом раскопок. Но Вавилонская башня все еще не была найдена. По разным причинам Кольдевей в 1901 году продолжал работы в Эсагиле только в пределах старого раскопа, не расширяя площади производимых работ. Все силы он сосредоточил на расчистке дворцов, Ворот Иштар (богини плотской любви, плодородия и войны), дороги торжественных шествий, или Дороги процессий, как ее стали с тех пор называть, а также крепостных стен. Помимо этого, проводились небольшие обследования городской территории, в том числе раскопки греческого театра, скрытого под группой холмов Хомера.

Только в 1908–1910 годах Роберт Кольдевей смог снова провести в Эсагиле крупные раскопки. Прежде всего он обследовал крепостные стены храмового участка, обращенные к Евфрату, вместе с их воротами и башнями. Затем постепенно и с осторожностью стал подбираться с западной стороны к огромному искусственному холму Амран ибн Али.

Во время этого второго наступления на городище, похоронившее под собой развалины храмового участка, археологи испытали еще один прием, заимствованный у шахтеров. Он описан у Кольдевея следующим образом: «Мы находимся у подножия и на склонах Амрана. Чтобы по возможности сэкономить на выемке грунта, мы следуем вдоль наружной стороны крепостных стен, прорывая длинные туннели; кроме того, на относительно больших расстояниях для проникновения света и воздуха приходится закладывать узкие шахты. Работа в длинных ходах предъявляет к людям немалые требования. Они работают здесь почти обнаженные, в поте не только лица, но и тела своего. Воздух тяжелый и спертый, а чадящая масляная коптилка досаждает, тускло мерцая и почти не давая света. Тем больше бывает взрыв восторга, когда наконец удается пробить еще участок и достигнуть очередной световой шахты; из недр тогда несется радостный вопль: «Мы одолели его!» Работы, начатые еще весной, продолжались до глубокой осени, в самые жаркие месяцы температура воздуха превышала 50 °C в тени.

На протяжении всех этих лет, с момента, когда начались раскопки, и вплоть до 1909 года, Роберт Кольдевей ни разу не позволил себе съездить в отпуск на родину: он продолжал неустанно трудиться в Вавилоне, стойко перенося тяжелейшие климатические условия. Это не прошло бесследно для его здоровья, из-за ухудшения которого ему в конце концов пришлось в апреле 1910 года на длительное время уехать домой. В его отсутствие архитектор Фридрих Ветцель занимался главным образом Эсагилой и ее ближайшим окружением. Была расчищена часть стен и построек, окружавших то самое место, где, как удалось установить, некогда стояла Вавилонская башня. Однако развалины разыскиваемого на протяжении столетий зиккурата (шумеро-вавилонское название ступенчатой террасы, или башенной постройки, несущей на себе храм) оказались весьма невзрачными. Вместо высоко вздымающейся башни наподобие тех, которые и поныне можно видеть в Бирс Нимруде и Акаркуфе, здесь, в ложбине Захн, севернее горы обломков, оставшихся от главного храма, открывался взору тянущийся в южном направлении широкий ров, заполненный водой. Посередине его находился квадратный в основании массивный блок из кирпичей и обломков, и сначала даже не верилось, что это и есть Вавилонская башня. Между тем, не оставалось повода для сомнений, так как в ходе раскопок здесь обнаружили много надписей, чаще всего на кирпичах, где древнее название башни – Этеменанки (шумерское «Дом основания небес и земли») и наименование главного храма – Эсагила – упоминались вместе. Остатки башни, немало претерпевшей уже в древности, особенно сильно пострадали в более позднее время. Добраться до ее стен, сложенных из обожженного кирпича, не представляло особого труда, и население разобрало и использовало их для собственных нужд. Подобное произошло с большинством сооружений Вавилона, построенных, как и Башня, из обожженного кирпича. Провести в период раскопок более тщательное обследование остатков башенных стен оказалось невозможно: мешал высокий уровень почвенных вод, всегда затруднявший раскопки Вавилона.

Лишь однажды, в 1913 году, когда прорвало плотину на Хиндие и к тому же выпало очень мало осадков, уровень почвенных вод упал так сильно, что представилась возможность заняться непосредственным изучением развалин Башни. Обмеры оболочки из обожженного кирпича, расположенной в той части зиккурата, которая обычно находится ниже уровня почвенных вод, заняли несколько месяцев. И все-таки позже в своей публикации Ветцель назвал проведенные исследования предварительными, так как и они не смогли решить всех проблем.

Археологические работы в Вавилоне, первоначально запланированные на пять лет, давно успели выйти за пределы этого срока. Их объем и возникавшие в связи с ними трудности, а соответственно и расходы, постоянно возрастали. Кольдевей не смог осуществить многого из первоначально им намеченного плана: в частности, ему не удалось обнаружить остатки собственно Башни. И в дальнейшем, при публикации результатов экспедиции, также происходили многочисленные задержки. Из-за того что отвечавший за исследования Башни архитектор Фридрих Ветцель страдал серьезной болезнью глаз и позже вовсе ослеп, а сам Роберт Кольдевей тоже тяжело болел и в 1925 году умер, научная публикация, посвященная Башне и храму Мардука, была доведена до конца лишь при участии других ученых и увидела свет только в 1938 году.

Вавилонская башня, являвшаяся первоначально одной из главных целей всего предприятия, постепенно отступила на задний план, и даже сегодня далеко не на все вопросы, связанные с нею, можно получить исчерпывающий ответ. Например, сооружалась Вавилонская башня на пустом месте или ей предшествовали другие постройки?

Историю города Вавилона пока можно проследить по археологическим данным только до начала II тысячелетия до н. э. Культурные слои этого времени и по сей день находятся ниже уровня грунтовых вод, обычно очень высокого; добраться до них с целью изучения удалось лишь однажды благодаря исключительному стечению обстоятельств. Только уход воды из каналов вследствие прорыва плотины на Хиндие позволил Роберту Кольдевею провести несколько коротких обследований жилых кварталов Вавилона старовавилонского периода. В целом же город времени Хаммурапи и его династии по названной причине почти неизвестен.