工作队在发掘完中室后，始终没有发现墓主人的棺椁，所有人的目光，都集中在了后室。后室的中间位置，是一扇用汉白玉做的石门，石门关得很紧，大家根本推不动。最后考古工作者发现石门上有一个三角形的洞口，里面填满了东西。专家推测，由于后室是用石板搭建的石屋，这个三角洞很可能是墓室内的石板，与岩洞之间形成的缝隙。于是，发掘队负责人决定，首先让两个人从三角洞里爬进去。进去的人发现，在这个门的下边有一个门闩，是铜做的，像船形的一个门闩。

铜制的门闩叫顶门器，顶门器的后面用石铅加重，使前端翘出地面，石门关闭时，圧下顶门器前端部分，完全关合后，顶门器前端又自然翘起，顶住石门，使外面的人不能推开。当里面的人把这个门闩摁下去以后，外边的人往里推，石门便慢慢被推开了。后室是一个用石板搭建起来的石屋，南边还有一个侧室，里面的文物被厚厚的草木灰所覆盖。当清理完草木灰以后，人们发现这里的随葬品更加丰富。

而在后室的北侧，人们发现了几块散落的玉片，在它的下面，出现了一件类似铠甲似的东西。首先露出的是头部，下边有玉枕枕着，都已经压成了扁片状了。当把堆积在上面的朽木灰和金属饰件全部清理完后，一件用金丝连缀的铠甲状的东西，出现在人们眼前。大家都不约而同地“啊”了一声，人们知道，这就是传说中的“金缕玉衣”。

汉代，人们坚信以玉护身，能使尸体保持不腐。汉代的君王以及贵族死后不光口含宝珠，下枕玉壁，还用玉片和金丝连缀而成的葬服从头包到脚，这就是人们所说的金缕玉衣，史书中也叫“金缕玉柙”。金缕玉衣在战国末期大概就有了雏形。在汉代史书中，玉衣出现的次数最为频繁。虽然在以前汉墓的考古挖掘中，曾出土过玉衣散片，可惜都不完整。所以，金缕玉衣究竟是何模样，此前还没人能搞得清楚。

由于被塌掉的棺椁板压平，玉衣扁了，特别是头部已完全瘪了下去，不过中间的鼻子很突出。据《满城汉墓发掘报告》，由于现场提取难度非常大，考古人员研究后决定，将玉衣原封不动地原状取出，运回山下的临时库房。考古人员自制金属网和托盘将玉衣分为上身和下身两块分别提取。为了防止在提取和运输过程中散乱，还用石膏作了固定。

史书记载，刘胜做了42年的中山王，在公元前113年病死，但他的出生年代，史书没有记载。按照这个判断，刘胜大约出生在公元前170年左右。根据墓室北面的奇特地貌特征（山坡上没有大块的石头，一些较小的石块，好像有被加工过的痕迹），郭沫若还产生了一个大胆的设想，在刘胜墓的北面，应该还有一座大墓。

8月13日，考古队的原班人马，开始在距离一号墓的北边继续发掘。果然第二座陵墓出现了，大家异常兴奋，他们把这座墓编名为满城汉墓二号墓。二号墓出土的许多物品都是当时女性的用品，另外这里的陪葬的武器也很少，种种迹象都表明这里埋葬的应该是一位女性。考古人员的后室发现了长信宫灯、朱雀铜灯和朱雀衔环杯等一大批珍贵文物，特别是在墓主的贴身随葬品中，考古人员发现了一枚“窦绾”铜质印章，由此揭开了墓主人的身份，即中山国的王后，刘胜的妻子窦绾。