La fouille sous-marine d'une épave passe par plusieurs étapes.

Un sondage préliminaire peut permettre d'avoir une idée de la datation et de l'origine de l'épave. C'est à partir de ces données que l'intérêt d'une fouille pourra être déterminé et que des objectifs de recherche pourront être définis.

Avant d'entreprendre une fouille, la première étape consiste à procéder à un sondage aussi limité que possible pour déterminer l'emprise de l'épave et si possible son orientation dans l'espace.
Si ces données ont pu être recueillies, et en fonction :
- de l'environnement,
- des objectifs de recherche,
- de la situation générale de l'épave ;
une stratégie de fouille sera définie, aussi bien pour ce qui concerne l'ampleur du travail, la manière de procéder que les étapes à respecter pour atteindre l'objectif recherché.

1 - Mise en place d'un système de repérage

Le but de ce système de repérage est de pouvoir disposer d'un système de référence qui reste disponible dans le temps, auquel seront rattachées toutes les mesures effectuées sur le fond. Les conditions d'environnement sont de ce point de vue très importantes. Car le système de repérage à mettre en place est bien évidemment fonction de la profondeur, du sédiment recouvrant l'épave, de la nature du fond autour de l'épave, de la visibilité, des mouvements de la mer et du courant. L'archéologue dispose d'une panoplie de moyens qu'il devra adapter au site car les moyens les plus adaptés, dans le principe, ne peuvent pas toujours être mis en œuvre. Cela passe par la définition ou la construction de points fixes aussi résistants que possibles qui puissent servir au besoin pendant plusieurs années. La mise en place d'une série de points fixes entourant l'épave doit permettre de situer au moyen de trois mesures n'importe quel point du site. Une ligne de distance doit être installée, par exemple parallèlement à l'axe longitudinal de l'épave, et être maintenue tendue. Chaque secteur de fouille utilisé pendant une période donnée, doit faire l'objet d'un système de carroyage ou de triangulation particulier, rattaché au réseau des points de référence généraux.

2 - Dégagement du sédiment

Il s'agit de dégager le sédiment qui recouvre l'épave. Si ce sédiment est meuble : sable ou vase, on peut utiliser l'une des deux techniques disponibles : suceuse à eau ou suceuse à air. Les deux techniques créent un courant d'eau d'aspiration canalisé par un tuyau. La suceuse à eau utilise de l'eau mise en pression par une motopompe, la suceuse à air injecte de l'air sous pression produit par un compresseur à la base d'un tuyau immergé, en remontant l'air se dilate et crée une forte aspiration. L'eau est rejetée en surface ou entre deux eaux dans un panier. Le prélèvement du sédiment doit être opéré autant que possible par couches horizontales successives. C'est en effet la manière la plus efficace pour comprendre les structures et préserver les objets qui apparaissent. Le début du dégagement est l'une des phases les plus délicates de la fouille du fait de l'ignorance dans laquelle on se trouve de ce qui va apparaître et du fait que les premières structures d'une épave qui apparaissent sont en générale les plus dégradées et les plus fragiles. Leur destruction peut entraîner une perte d'information définitive, contrairement à une structure non dégradée qui est en général plus facile à comprendre. Pendant cette phase les objets découverts sont prélevés suivant des modalités qui devront avoir été définies à l'avance en fonction de leur nature. Les objets les plus fragiles : matières organiques, concrétions ferreuses ne doivent être prélevé qu'après examen de leur situation. Avant prélèvement certains objets devront avoir été numérotés et au besoin avoir fait l'objet de photographies in-situ et de relevés partiels.

3 - Etude des structures

Les structures doivent ensuite être identifiées et marquées.
Elles sont ensuite mesurées une à une afin de restituer leur forme. Puis des séries de mesures cumulées doivent permettre de restituer la fonction de chaque élément dans la constitution de la structure dans son ensemble. Un soin particulier devra être apporté à l'étude des assemblages : façonnage des bois et clouage ou chevillage. Certains éléments de structure indépendant ou qui auront été démontés pourront être momentanément remontés en surface pour être dessinés et photographiés.

Des démontages ou des découpes pourront être pratiqués pour accéder à certaines structures inaccessibles ou pour effectuer des prélèvements de bois aux fins d'analyse.

La restitution des formes sera obtenue en croisant les informations provenant de plusieurs types de mesures :
- des coupes transversales situées les unes par rapport aux autres par rapport à l'axe longitudinal de l'épave,
- des relevés photogrammétriques qui permettrons une restitution en trois dimensions.

L'ensemble des mesures effectuées donnera lieu à la réalisation de plans particuliers, de plans d'ensemble, puis à la réalisation de plan restituant les formes (restitutions axonométriques par exemple)
Des maquettes prenant en compte les données archéologiques doivent permettre l'étude de la coque suivant les axes de recherche fixés à l'avance et conduire à des maquettes de restitution d'ensemble.

4 - Recueil du mobilier archéologique

Les objets trouvés seront répertoriés en conservant la mémoire de leur position sur le site. Ils subiront si nécessaire une première opération de conservation préventives: par exemple rinçage et dessalage des céramiques, conditionnement des matières organiques, conservation des objets en bois dans l'eau douce additionnée de fongicide. Les objets devront ensuite être pris en charge par un laboratoire spécialisé dans la conservation du mobilier archéologique provenant de fouilles sous-marines.