Η έρευνα και μελέτη των αρχαίων πολιτισμών και της ιστορίας τους είναι το αντικείμενο της εργασίας του. Ο αρχαιολόγος εντοπίζει, σύμφωνα με τις ιστορικές πηγές, τις περιοχές όπου μπορεί να υπάρχουν ίχνη αρχαίου πολιτισμού. Κατά τη διάρκεια των ανασκαφών έχει τη γενική επίβλεψη, πολλές φορές, όμως, συμμετέχει και ο ίδιος, σκάβοντας προσεκτικά με ειδικά εργαλεία (για να μην καταστραφούν τα αντικείμενα). Στη συνέχεια καθαρίζει με μεγάλη προσοχή τα ευρήματα από τα χώματα και εξετάζει τα στοιχεία που θα βοηθήσουν στη χρονολόγηση των αντικειμένων, όπως το σχήμα, τον όγκο, τη διακόσμηση, τις επιγραφές αλλά και κάθε άλλη λεπτομέρεια. Εκτός από αυτά τα στοιχεία χρησιμοποιεί και άλλες μεθόδους, όπως ραδιοϊσότοπα και άνθρακα 32 προκειμένου να προσδιορίσει ακριβέστερα την ηλικία των ανευρεθέντων αντικειμένων. Μετά την ολοκλήρωση της ανασκαφής καταγράφει και περιγράφει τα αντικείμενα που βρέθηκαν, συντάσσοντας εκθέσεις και επιστημονικές ανακοινώσεις. Επίσης, ο ίδιος φροντίζει για την ασφαλή μεταφορά, συντήρηση και φύλαξη των ανευρεθέντων αντικειμένων. Εκτός από τις ανασκαφές συμμετέχει και στις αναστηλώσεις, φροντίζει για την προστασία και φύλαξη των αρχαιολογικών χώρων και βοηθά στη διοργάνωση εκθέσεων αρχαιολογικών αντικειμένων. Συνήθως, ένας αρχαιολόγος ασχολείται με τη μελέτη μιας συγκεκριμένης περιόδου ή μιας ορισμένης γεωγραφικής περιοχής, γιατί θα ήταν πρακτικά αδύνατο να ασχοληθεί με όλες τις χρονικές περιόδους και όλες τις γεωγραφικές περιοχές, εξαιτίας της μεγάλης ευρύτητας του αντικειμένου. Έτσι, μπορεί να ασχολείται με την προϊστορική, την κλασική, τη ρωμαϊκή ή τη βυζαντινή περίοδο, τη μελέτη των αρχαίων ευρωπαϊκών ή ανατολικών πολιτισμών. Επίσης, μπορεί να εξειδικεύεται στη μελέτη μιας συγκεκριμένης κατηγορίας ευρημάτων, όπως ζωγραφική, γλυπτική, νομίσματα, κείμενα κ.λπ.Την εξειδίκευση αυτή μπορεί να την αποκτήσει είτε κατά τη διάρκεια των σπουδών του είτε σε μεταπτυχιακό επίπεδο. Η ολοκλήρωση του έργου του απαιτεί τη συνδρομή και άλλων επιστημόνων, όπως ιστορικών, γεωλόγων, αρχιτεκτόνων, συντηρητών αρχαιοτήτων κ.ά.