Тайны заброшенного города остались закрытыми и для путешественников, побывавших на Мангазейском городище во второй половине XIX — начале XX века. Это городище площадью около 3,1 га расположено на высоком правом берегу реки Таз, на мысу, образованном устьем впадающей в Таз речки Мангазейки (в древности — Осетровка).
Первым добрался до Мангазеи в 1862 году Ю. И. Кушелевский. «Я видел очень заметные следы некогда существовавших зданий города Мангазеи, а у обрушившегося берега реки Таз нависший над водой огромной величины гроб из лиственных досок», — писал он. После него здесь побывал В. О. Маркграф. Он тоже отметил здесь остатки древнего города: «На месте, где значится «часовня», из высокого берега, подмываемого рекою, обнажаются бревна подвальных построек некогда бывшего здесь города Мангазеи. У подошвы берега жители находят изредка металлические предметы».
Первую попытку проникнуть в тайны Мангазеи предпринял в августе 1914 года И. Н. Шухов, биолог из Омска. Путешествуя по реке Таз, он побывал на Мангазейском городище и произвел здесь первые раскопки, «В настоящее время, — писал он, — от города Мангазеи остались лишь одни развалины. На берегу торчат бревна построек, нижние оклады зданий, тянущихся вдоль высокого обвалившегося берега до ручья. Сохранилось едва только одно строение, — судя по архитектуре, башня… Место, где была Мангазея, кочковатое, поросшее сорной травой и кустарниками. Берег обваливается и остаются мелкие предметы, как стрелы и ножи. Я нашел наконечник стрелы».
Первыми археологами, побывавшими на руинах Мангазеи, были В. Н. Чернецов и В. И. Мошинская. Осенью 1946 года они с большими трудностями добрались до городища. Сезон раскопок к тому времени уже подходил к концу, и ученые ограничились лишь составлением полевой карты и сбором подъемного материала — преимущественно керамики и обломков различных предметов. Это не помешало В. Н. Чернецову впервые во всеуслышание заявить, что «Мангазея не являлась… лишь военно-торговым форпостом. Это было прочно обжитое место». Но окончательно разрешить все загадки Мангазеи могли только планомерные раскопки. Они начались в 1968 году и продолжались на протяжении четырех полевых сезонов. Раскопки Мангазеи вела археологическая экспедиция Арктического и антарктического научно-исследовательского института под руководством М. И. Белова, в состав которой входили сотрудники Института археологии АН СССР О. В. Освянников и В. Ф. Старков.
Приход археологов был весьма своевременен. Оказалось, что река размывает городище Мангазеи и оно быстрыми темпами разрушается. Об этом свидетельствовали торчавшие из обрыюв берега остатки деревянных сооружений, многочисленные предметы из культурного слоя, усеивавшие песчаную кромку. По оценкам специалистов, к 1968 году погибло уже около 25–30 % территории памятника.