第二天下午，趙其昌帶人再次來到玄宮的石門前，研究開門的方法。夏鼐回京前叮囑：“時間緊迫，容不得我們稍作拖延，要儘快研究開門的辦法。”當時人們不可能完全理解大師話中的真正含義，長年的發掘工作使他們幾乎與世隔絕，很少知曉外面發生的一切。直到地宮發掘完成後，他們才如夢方醒。
趙其昌試圖在石門四周找到像“指路石”一樣的密碼，再度落空。大門的81枚乳狀門釘，有的雖是後來嵌入雕好的鑿槽之內，四周的石牆也嚴實合縫，但仍找不出任何蛛絲馬跡。研究工作不得不回到查訪文獻史料上來。
早在地宮未開啟前，趙其昌就在北京西郊、東郊發掘過幾座明清時代貴族墓。當時有些墓道的石門，是採用石球滾動的方法將門頂住的。即先在石門內側做成一個斜坡石面，門檻處鑿出溝槽，槽的頂部放好石球，用敞開的門擋住。入葬完畢，人走出門外，兩門逐漸關閉，石球便沿著地面斜坡滾動，直到石門完全關閉，石球在兩門交合處的一個更深的石槽內停住，門也就被堵死了。
石球頂門為開啟定陵地下玄宮之門提供了啟示。從門縫看進去，石門之後可能是用一根石條頂住的。石球雖不同於石條，原理應是大同小異：在兩扇門關閉時，將石條倚於門後槽內；人走出後，石條隨著石門的關閉慢慢傾斜；待石門完全關閉，石條隨著石門的關閉慢慢傾斜；待石門完全關閉，石條也隨之滑向兩扇門的中央，於是石門得以完全頂死。這個設想極有可能，而且也必須如此，才能頂住石門。
原理已經弄清，就要設法挪開石條，開啟大門。工作隊在浩如煙海的史料中，終於從有關明末崇禎帝入葬的記載中，找到了大門洞開的“鑰匙”。
1644年3月17日，李自成率領大順軍隊拿下居庸關，直抵北京城下。當天晚上，明朝最後一個皇帝崇禎朱由檢，遙望城外到處都是燭天的火光，沉悶的炮聲不斷衝入耳鼓，知道大勢已去，仰天長嘆一聲：“只是苦我全城百姓！”急惶惶回到乾清宮，端起酒杯一飲而盡。周皇后見崇禎已喪失鬥志，明亡在即，垂淚說道：“妾事皇上一十八年，你一句話也聽不進，致有今日。”說完拔刀刎頸而死。
16歲的長平公主牽著父親的衣襟，淚如雨下。崇禎咬咬牙，嘆口氣說：“你為何偏生於我家！”然後拔出寶劍，左手以袍掩面，右手舉劍砍下。隨著一聲撕心裂腑的慘叫，公主的左臂落到地下。崇禎還想再砍，但手軟無力了，只好作罷。崇禎手執三眼火銃，率領幾十名太監衝出乾清宮，騎馬直奔安定門，想奪城而走。但此時安定門已經封閉，無法開啟。外城也被攻破，大順軍隊衝殺而來。崇禎皇帝只得下馬，看看身邊的太監已經跑掉，只有王承恩一人立於馬前。君臣二人只好棄馬登上煤山（今景山）。崇禎脫下外服，要過王承恩隨身攜帶的筆來，藉著火光月色，在白緞衣裡上寫下了他的最後一份詔書：
“朕自登基以來，十有七年，東人三侵內地，逆賊直通京師。雖朕薄德匪躬，上幹天咎，然皆諸臣之誤朕也。朕死無面目見祖宗於地下，去朕衣冠，被髮覆面，任賊分裂朕屍，勿傷百姓。”
崇禎皇帝把衣服掛在樹上，將冠摘下，散開頭髮，披在臉上，在老槐樹上自縊而亡。
4月30日，李自成與清兵交鋒兵敗，落荒而走。北京為清軍所佔。昌平縣的幾個鄉紳出於對舊時君主的效忠，主動組織起來拿出錢財發喪。崇禎生前未來得及為自己建陵，只是給他的寵妃田貴妃在陵區的錦屏山下，建造了一座豪華陵墓。鄉紳們便將崇禎和周皇后的棺木，運往田貴妃的墓中安葬。史料載：工匠用了四個晝夜，挖開了田貴妃墓，見到了地宮大門。用拐釘鑰匙將石門開啟後，把田貴妃棺移於石床之右，周皇后棺安放石床之左，崇禎棺木放在正中。田貴妃死於無事之時，棺槨俱