2019年到2022年，中央民族大学与新疆文物考古研究所合作，对莫尔寺遗址发掘3300平方米，清理出土大规模佛寺遗址建筑群和数以万计的石膏佛像残片，采集了上百份动植物标本、测年标本，对莫尔寺遗址的总体布局、基本结构和历史演变有了一定的认识。主要遗迹据其形制、内部设施和出土遗物推断，可分为塔基、僧舍、佛殿、伙房等类型。出土遗物中，数量最多的是大大小小的石膏佛像残片，也有陶、铜、石、木、骨等质地的各类器物。

2023年6月2日—10月1日，考古工作者历时121天完成田野发掘工作，发掘出土遗物丰富，含陶片等各种残片共7000余件，小件103件，取得多项突破性成果。

“在圆形佛塔南面小台地上，我们清理出了僧舍、大平台等，推测为整个寺院的早期山门所在，为确定寺院总体布局提供了重要线索。”肖小勇说，考古工作者还在遗址小台地西侧下面平地布设1条探沟，试掘出土坯墙一段，推断是一处建筑遗迹的一部分，表明台地下面尚有建筑布局。在方形佛塔与2号建筑基址之间挖了一条探沟，为了解方塔基台与其周围建筑的关系提供了新的地层依据等。