开始发掘后，工作人员用钻头将裹着化石的钙化泥土一块一块切割下来，运到山下堆放起来。３平方米的面，总共发掘了４米深。
顾雪军说：“化石被运回来时，多数都裹着泥土，看不清到底是什么动物。清理时，今天发现了这个动物的化石，明天发现了那个动物的化石。搞旧石器时代遗址的考古发掘，最希望的就是有人的化石出现，大家都心照不宣，清理得格外认真。”
但是，命运就是这样捉弄人。已进入发掘计划时间的最后一个月了，大家期望的东西仍然没有出现，参与的人都有点失望。栾川县文物管理所所长庞海娇说：“当时真有点失望，但感觉不能泄劲。因此，当局领导关心地问到底还能不能发现人类活动的遗迹时，我说一定能，一定要挖个‘栾川人’。”
顾雪军说：“不论有没有人类的东西，我们都计划在规定的９月底结束现场发掘。”
但幸运突然降临。２０１２年９月２６日上午，栾川县文物管理所的职工张留在用锤子敲掉一块化石泥土后，发现敲出了一颗像人类牙齿的化石。他迅速给庞海娇打电话报告，庞海娇难以相信，说最好找个牙医鉴定一下。张留在到县城找到一个老牙医，老牙医看后说是人的牙齿。
随后几天，又陆续发现５颗人类牙齿化石。
栾川县发现６颗古人类牙齿化石，引起国内考古界的巨大震动。
赵凌霞是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员，是国内古人类牙齿研究的权威。去年１０月，她初步鉴定后，确认这６颗牙齿化石是古人类牙齿化石，有幼年和成年个体。她认为，从形态学来看，无论大小还是咬合面的形态，这６颗牙齿都具有比较原始的一些特征。
认定“栾川人”
２０１２年１０月，省文物局邀请国内相关专家在栾川县召开了“洛阳栾川孙家洞古人类与旧石器考古发现专家座谈会”。在这次座谈会上，专家们认定这些牙齿是中更新世直立人化石，并一致同意将其定为“栾川人”。
据了解，直立人俗称猿人，生活阶段是从200多万年前到20万年前，属于地质年代的更新世，主要分布在中更新世。更新世是指地质时代第四纪的早期，地球历史上的更新世和考古学上的旧石器时代相当。
孙家洞旧石器遗址的所属年代定在了中更新世，北京周口店遗址的所属年代也是中更新世，这意味着“栾川人”与“北京人”同龄。
３月１７日，记者采访了河南省文物考古研究所研究员李占扬。他说：“在孙家洞遗址中出土了不少动物的化石，这些是北京周口店遗址常见的种类。此外，这些化石的丰富程度和保存完整程度都和在北京周口店遗址出土的化石类似。通过这些，基本可以断定孙家洞遗址与周口店遗址处在同一个年代。”
李占扬认为，“栾川人”的发现意义重大，前推了中原地区古人类生存的历史。它是在河南境内首次考古发掘出土的直立人化石。在此之前，我省曾经发现了“南召猿人”和“许昌人”，但“南召猿人”是从老百姓送给文物部门的化石中挑出来的，之后在发掘中没有再发现古人类化石；“许昌人”是河南境内第一个发掘出土的头盖骨化石，是直立人之后的早期智人化石，所属年代距今8万～10万年。“北京人”的最高测年为73万年，“栾川人”的测年可能不晚于“北京人”。如果这样，中原地区有古人类生存的历史就大大前推了。
李占扬说，“栾川人”的发现，对研究东亚地区人类的起源、演化及早期人类对生态环境的适应等均有着重要的科学意义。出土了几十种脊椎动物化石的孙家洞遗址，有望成为中国境内重要的动物化石群之一，不仅对研究中更新世时期中原地区动物群的种类及特征有着重要作用，而且也为动物地理区系演化及古气候环境变迁提供了重要信息。