近代以来，随着考古的兴起，成吉思汗的墓葬之地吸引了无数中外历史学家，考古家的关注和探索成为考古界注目的焦点之一。经过考证，人们发现，成吉思汗陵墓的真正所在地存在四种可能。
据《史集》记载，有一次成吉思汗去打猎，在一棵榆树下静坐长思，而后忽然起立，对随从说：在这里做个记号把，我死后就葬在这里。于是他逝世后就在那棵树下营建了他的宏大禁地，这个地方叫不儿罕，合勒敦，蒙古人称其为也可忽鲁黑，意为大禁地。《元史》则记载从成吉思汗开始，窝阔台汗、成吉思汗幼子拖雷等，以及元世祖忽必烈及历代元朝皇帝，均埋葬于起辇谷，近代以来中外许多学者经过研究考证，都认为不儿罕，合勒敦即今蒙古肯特山，位于蒙古首都乌兰巴托东面一条东北西南走向的山脉。而辇谷，则是一个蒙古语地名的音译，在肯特山脉的最南端位于今蒙古国肯特省曾克尔满达勒一带，所以，人们认为成吉思汗陵可能在蒙古国境内的肯特山南（不儿罕山），克鲁伦河以北的地方。
另外，马可·波罗在所著的《马可·波罗游记》中如此写道：在把君王的灵柩运往阿勒泰山的途中，护送的人将沿途遇到的所有人作为殉葬者，而考古专家在新疆北部阿勒泰山附近的清和县三道海附近，发现了一座人工改造的大山，故推测有可能这里是成吉思汗的葬身陵墓。
还有，成吉思汗是在1227年盛夏攻打西夏时死于六盘山附近，按照蒙古族过去的风俗，十分忌讳尸体腐烂，人去世3天内就应该处理掉，或者天葬，或者土葬，或者火化。因为按照萨满教说法，尸体腐烂后，灵魂就上不了天堂了，所以，有关学者据此认为，成吉思汗去世后不大可能千里迢迢运到遥远的漠北草原，就地安葬的可能性很大。
除了以上三点，还有人认为成吉思汗陵应该在鄂尔多斯市鄂托克旗境内千里山。
既然已经圈定了成吉思汗墓葬的四个大致位置，寻陵也算有了大致的坐标，成吉思汗陵墓是不是应该很快就被发现了呢？事实恰恰相反，考古学家们在四个大致位置上进行的成吉思汗陵墓的考古发掘总是一次次失望而归。
近年来，在寻找成吉思汗陵墓的考古发掘中，以蒙日联合三河源考察队，和蒙美联合考察队最为著名，影响也最大。蒙日联合三河源的考察队主要活动于1990年至1993年间，这支考察队由日本80岁高龄的著名考古学家江上波夫带领，与蒙古国科学院合作，斥资上亿元。采用了各种先进技术，将蒙古肯特山南（不儿罕山）附近进行了地毯式的大勘测，总考察面积达一万多平方公里。
从技术上来说，如果某地葬有成吉思汗，这里的地表数据也一定有异常，因而会反映在相关的仪器上。为此，他们动用了航空勘察测量飞帆，购买了几乎覆盖整个蒙古草原的卫星影像图、大比例地形图等资料，使用了当时最先进的探测仪器，能对地下30多米深处进行考察。后来，针对有些人提出的几个世纪过去了，沧海桑田，河流可能改变了原来的河道，流过坟墓，河水也可能在坟墓的上方汇聚成胡的情况。日本专家又利用各种先进技术，精确绘制了相关的湖泊和河流地图，寻找不正常的排水孔道，可谓挖空心思，精益求精。他们动用了一大堆仪器，有些像是地雷探测器，有些是挂在脖子上不知名的黑盒子，这些人聚精会神地盯着仪表上的指数看，要不就倾听耳机里传来的声音，拨弄几个转钮或是开关。他们动用卫星摄影技术，照遍了不儿罕的每个角落，空照图密得跟马赛克一样，然后用经纬仪跟距离测定仪进行田野调查，他们希望寄托遥感技术彻底检查植物、土壤、岩石和磁场。
从这些记载可以看出，这次探测的水平之高和规模之大，考察人员工作的敬业和仔细。但是，除了在肯特山（不儿罕山）附近挖掘了近350座13世纪以前建造的古墓外，没有发现一座皇陵，最后不得不放弃。
在日本大规模考察失败后，2000年8月，美国的探险家亿万富翁克拉维兹率领着由科学家、考古教授和翻译人员组成的考古探险特别小组，满怀信心地来到乌兰巴托，踏上了又一次寻找成吉思汗陵墓的征程。这次他们吸取了日本考擦队固守一地的错误教训，先是把《蒙古秘史》中出现的200多处地名和道路名称标在地图上，并将该地区在当时发生的历史事件进行对比、整合，绘制成《成吉思汗历史地理地图集》，标示出成吉思汗死后最有可能埋葬的地方，然后有重点地逐一挖掘、寻找。
2001年7月间，考古探险队在偶然的情况下，认识了一位76岁的蒙古牧羊人，这位牧羊人说他接受上辈的命令，几十年来一直在看守着一堵石墙。因为他父亲告诉他，那里埋葬着一位大人物，并且他们家很早就守卫在这个地方，至今已经传了40代。这一发现让考古队怦然心动，后来在牧羊老人的引导下，考古队发现了这片墓地。据报道，这片大型的墓群离乌兰巴托只有10小时的车程，邻近俄罗斯边境，位于一片茂密森林完全覆盖的偏远地区，墓群一面靠山，另外三面被高墙围住，从坟墓的建造工艺和大小判断，应该是元朝贵族的陵墓。
据《蒙古秘史》记载，这里曾经是成吉思汗祭祀、朝拜的地方，据说，成吉思汗父亲的遗体就安葬在这里，并且墓群位置与史书上记载成吉思汗出生的地方，和他1206年称帝的地方相距不远。随后探险队还在墓群附近发现了一些陶瓷的碎片，专家鉴定这些碎片的形成时间可以追溯到成吉思汗出生的年代，由此判断该墓群建成的时间应该与成吉思汗生活年代相吻合。考察队成员再也掩饰不住内心的激动，克拉维兹对新闻界表示，成吉思汗的陵墓极有可能在这一墓群之中，因为他们的发现已经十分接近成功。2001年8月，世界各地的新闻媒体更是纷纷报道了成吉思汗陵找到了这一激动人心的爆炸性新闻，引起了整个世界和考古界的震动。蒙古历史学家称，如果这支探险小组真的找到了成吉思汗下葬的陵墓，这次发现将会比特洛伊城和图坦卡蒙陵墓发现更具有轰动效应。
甚至一位不愿透露姓名的专家猜测，成吉思汗的陵墓里可能埋藏着大量奇珍异宝，比图坦卡蒙国王陵墓里出土的宝物绝不逊色，里面的工艺品甚至会比秦始皇陵出土的兵马俑还要壮丽。
蒙古专家的预言使这次探险活动备受关注，2002年6月，克拉维兹宣称，考古队拿到了所有必要的许可证，开始进入了紧张的挖掘阶段。几个星期后，考古队报告了一个奇怪的现象，我们往下挖掘，碰到了一层石板，石板下面是弯曲的甬道，其中大部分是弯向西方，我们因此认为这些洼地并非我们以前所想的墓地，而是举行献祭仪式的场所。有一次，我们在甬道中发现了人的遗骸，但在甬道里面和周围更多发现的是动物的遗骨。随后，考古队又挖掘出了一些石制的蛇形墓葬品和一些萨满教的祭祀用品。但他们万万没有想到，在一面施舍者墙里竟然布满了毒蛇，而这些毒蛇被当地人看成是保护祖先英灵的守护者，这些毒蛇张牙舞爪地扑向考古队员，一个月内接连有数人被咬伤。特别奇怪的是考古队的汽车好端端地停放在山坡上，周围无人靠近，可就在考古队员眼睁睁地注视下无缘无故地从山坡上滑动，翻下山坡。
这样一来，在当地蒙古百姓中盛传的成吉思汗陵受到神秘符咒的庇佑，任何人不得惊动的言论愈加纷纷扬扬，都说这是成吉思汗显圣的表现，对考古队的敌对情绪陡增。其后不久，一位美方考古队员把挖掘出的一个头盖骨随手放进了一个盆子里，这一失礼的玷污神灵的举动经媒体曝光后，更是引起了舆论哗然，蒙古人对此极为愤怒，因为他们深信死者的尸骨不应受到打扰。所以，当蒙古国政府勒令考古队停止挖掘并撤出那个地区，主要投资人克拉维兹也不得不宣布停止考察活动。随后，蒙古政府组织专家对这片墓地进行了勘测，最后证明那只不过是一块假墓地，根本不是什么成吉思汗陵，克拉维兹的蒙古考古也至此结束。
此后，2004年10月6日，英国《泰晤土报》又突然报道称，一支蒙日联合考察队宣布，他们找到了可能打开成吉思汗陵墓之谜的钥匙——成吉思汗的灵庙。据报道，他们在位于距离蒙古首都乌兰巴托约150里的阿夫拉加布达尔根哈安村附近，发现了一座建在四角形基座上的13到15世纪的灵庙遗址。在灵庙的下方是一座几乎已成废墟的石头平台，在石头平台的下方藏有许多坑洞，里面埋葬着许多战马的骨灰和遗骨。从战马遗骸的数目之众来看，这座陵墓的主人显然地位非同寻常，由此，灵庙身份得到确证，那么将会在灵庙方圆12公里范围内锁定成吉思汗的陵墓，不过，此后就再也没有下文了。至今，寻找成吉思汗陵墓的工作仍在继续，但是不知何时才能找到。