1908年2月，伯希和一行到达敦煌。伯希和一口流利的汉语，很快博得王道士的好感，并且从谈话中，王道士得知伯希和并不知道他把一批写本出卖给斯坦因的事，“他发现这些‘洋鬼子’对于这项秘密，都能守口如瓶，使他感到非常放心。而且他已经开始用斯坦因的捐献来进行他的修复工作。当前，无疑是他寻找另外一笔捐助的时候了”。很快，3月3日，伯希和就被引进藏经洞，并允许在洞窟内挑选。面对数万件珍贵文物，伯希和在惊呆之余，立即作出决定，“一定要把整个书库检查一下，那怕是粗略的检查也好。”“至少我必须打开每一件，认识一下它的性质，同时看一看他是否提供过任何新的东西”。此后的3个星期中，伯希和以每天1000卷的速度，对藏经洞内的文书进行挑选。巴黎吉美博物馆（Museum Guimet）的伯希和陈列室中，有一张努埃特拍摄的伯希和正在挑选文书的纪念性照片，真实记录了当时的情景。在挑选过程中，伯希和把他们分成两堆，一堆是其中的精华，他给自己订立了几条标准：一是标有年代的，二是普通大藏经之外的各种文献，三是汉文之外的各种民族文字材料，这一堆是不惜一切代价都要得到的；另一堆也是需要的，但不是必不可少的。挑选工作结束后，伯希和遇到的最大难题，就是如何征得王道士的同意，把挑选出来的手稿卖给他。为此，伯希和和王道士在极其秘密的情况下进行了多次会谈，在伯希和答应保守秘密的前提下，王道士最后同意这笔交易。伯希和以500两银子，换得了他所挑选的文物，经过仔细包装后，这批文物被运往法国。伯希和虽比斯坦因晚到一年，但由于伯希和渊博的汉学知识，他所窃取的藏经洞文献，尽管没有斯坦因多，但却是所有藏经洞文献中最精华的部分。
伯希和在骗取藏经洞文物时，还让努埃特拍摄了数百张黑白照片，给莫高窟当时已发现的所有洞窟照了相，这些照片已在1920年至1924年法国出版的《敦煌图录》中发表，这是关于敦煌佛教艺术图录的最早出版物。
另外，伯希和还详细考察了莫高窟，对每个洞窟都作了编号，特别是详细记录了洞窟中的壁画题记。在他的考察笔记里，除了记载每个石窟的位置及其在整个石窟区的分布方位外，还指出了每条题识、每幅画面、每尊彩塑的具体位置，对壁画内容也进行了考证。由于伯希和在敦煌的考察笔记有重要的史料价值，引起了敦煌学研究者的关注。1981年至1990年，法国法兰西学院亚洲研究所和高地亚洲研究中心开始整理这部笔记，并在法兰西国家研究中心的资助下正式出版。中译本《伯希和敦煌石窟笔记》也于1993年4月由甘肃人民出版社出版。
1908年5月30日，伯希和等人结束了在敦煌的考察，一面派人把大批文物运往巴黎，一面沿河西走廊继续东行进人中原，10月5日到达北京，购买图书。伯希和估计他从敦煌获得的文物尚在运送途中，到北京后，对此事严格保密，未露一丝风声。同年12月，伯希和回到河内的远东学院。1909年5月，他又受法国国立图书馆委托，到北京采购图书。此时，伯希和所劫文物已安全运抵巴黎。伯希和随身携带一些敦煌文献，在北京期间，他将这些文献在中国学者面前展示。当时在京的许多著名学者如罗振玉、蒋伯斧、王仁俊、董康、宝熙、柯劭、江翰、徐枋、吴寅臣等，都前往伯希和居住的苏州胡同寓所参观或抄录，伯希和还将一些文书的照片复制件送给蒋伯斧、罗振玉等人。直到此时，内地学者才知道敦煌发现了藏经洞，其中不少珍品已流失国外，中国学者大为震惊，他们立即上书清朝学部，请求采取措施，抢救劫余文献。清政府电令陕甘总督（驻兰州），命敦煌知县调查藏经洞文献，并命新疆巡抚何彦升押运北京，交京师图书馆（今北京图书馆）收藏。早在清政府清点之前，王道士就将其中一些好的写本转移收藏，清理、押运的清朝官员又不尽心，并未将藏经洞文献清理干净，在押运途中又遗失不少。1910年，运送文献的车辆抵达北京后，押运官何彦升并未马上移交学部，何彦升之子何震彝（□威）先将马车接至其家，伙同其岳父李盛铎（木斋）及刘廷琛等人，把许多精品据为己有，然后才交给学部，入藏京师图书馆。何家藏品后来卖给日本京都藤井氏有邻馆，李家藏品一部分归南京国立中央图书馆，今在台北，其他大部分则转售日本。
1902年，在德国汉堡召开了第十三届国际东方学会议，到会者有英、法、德、俄等国专家。斯坦因在会上报告了和阗发掘经过，各国会员决定成立国际中亚及远东探险协会总会，由各国派遣探险团体到中亚及远东各地探险。此后，各国争相组团来我国西北地区，形成了一股考察中国西北的热潮，这股热潮还从欧洲波及东亚的日本。不甘寂寞的日本也派大谷光瑞组织的考察队，来中国西北进行考古发掘。
大谷光瑞是日本京都西本愿寺第22代宗主，1902年，他到英国伦敦留学，是皇家地理学会的会员，对欧洲人在我国西北地区的考察成果比较了解。在国际东方学会议的影响下，大谷光瑞决定组织考察队，到中国西北地区考察，使日本人也跻身于各国考察中国西北的行列。
大谷光瑞于1902年、1908年、1910年先后三次组织考察队在我国西北地区进行考古发掘。1908年，大谷光瑞派橘瑞超（18岁）和野村荣三郎二人前往西北进行考察。1909年11月，他们二人在克什米尔与大谷光瑞会合，橘瑞超随大谷到伦敦，结束了第二次考察。大谷光瑞回到伦敦后，即开始筹划第三次考察。1910年，大谷光瑞派橘瑞超和一个英国随从霍·布斯来中国，他们经圣彼得堡、西伯利亚进入新疆，于1910年10月到达乌鲁木齐。橘瑞超在吐鲁番发掘了阿斯塔那墓地，然后去楼兰、库车、喀什等地。1911年，中国爆发了辛亥革命，由于长时间没有橘瑞超的消息，大谷光瑞派吉川小一郎前往寻找。吉川经上海、汉口、兰州，于1911年10月5日到达敦煌。在敦煌期间，吉川小一郎一方面向新疆各地打电报寻找橘瑞超，一方面又趁等待橘氏的机会骗取敦煌文献。根据吉川小一郎的《敦煌见闻》披露，10月10日，吉川就带了仆从去了莫高窟，“打算和僧人交涉，获取藏于此洞内的唐经”。10月16日，吉川再次来到莫高窟，“直接进入洞内，取了经文的残片”，并住在莫高窟，进行参观拍照。23日“早晨仔细察看洞窟，在众多的佛像中，选出两尊做工最精巧，损伤也少的佛像，和僧人交涉之后买下了，装入行李”。12月23日，“千佛洞的僧人来了，听他说，为了修理洞窟，与肃州进行了交涉，但因为是非常时期，没能从衙门要到大笔钱。因此来我这儿，想卖掉所藏的唐经。但我看他拿来的东西质量都不太好，我让他拿一些更好的东西来，他却不肯痛快答应”。1912年元旦，由于敦煌换了知县，前知县申瑞元“要去肃州，所以前来告别，作为礼品，送给我一卷唐经”，1月17日，“千佛洞的僧人拿了些像蒙古文字那样的经来了，但我不会鉴定，要等橘氏来”。