Mit dem Anbruch der neueren Zeit wuchs auch das historische Interesse an der Harzburg. Bereits in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurden ernst zu nehmende wissenschaftliche Quellenstudien betrieben. Werke des Harzburger Forstschreibers Leonhardt und des Wernigeröder Regierungsrates Delius führten dazu, dass die Ruinen nicht mehr nur als Steinbruch oder unliebsames Geröll angesehen wurde, sondern nach dem damaligen Verständnis und Vermögen gesichert wurden.

Der in Harzburg wirkende Forstrat Robert Nehring unternahm in den Jahren zwischen 1902 bis 1904 umfangreiche Grabungen, die zwar nach dem heutigen Standard viele Unzulänglichkeiten aufwiesen,  aber dennoch grundlegende Erkenntnisse über die bauliche Gestalt der mittelalterlichen Burg erbrachten. Das war nicht ganz einfach, denn in den Jahrhunderten, in denen die Burg existierte, wurde zerstört, aufgebaut, abgerissen und abgelagert, so dass letztlich ein ziemliches Durcheinander entstanden war. Während und nach der Zeit der ersten Grabung wurden Teile der Burg wieder aufgeführt. Beispielsweise gab es Ergänzungen an mehreren Stellen der Ringmauer.  Ferner wurde das Innere und die zusammengefallene Nordseite des so genannten Pulverturms, der Kaiser Otto IV. zugeschrieben wird, neu aufgebaut. Heute hat der Pulverturm, in dem  einst sogar die Reichsinsignien aufgewahrt wurden, eine umfangreiche Restaurierung durch den Förderverein Historischer Burgberg und mit Hilfe von Sponsoren erfahren. Der Turm wurde gesichert, Teile neu aufgemauert und oben eine Aussichtsplattform installiert, die einen Blick auf die Ostburg ermöglicht und damit auf  wesentliche Anlagen der alten Salierburg.

Die nächsten Grabungen erfolgten 1958 bis 1960 durch das Braunschweigische Landesmuseum für Geschichte und Volkstum. Sie wurden von Hans-Adolf Schultz geleitet.  Einen erheblichen Fortschritt verzeichnete die Harzburg-Forschung durch die großflächigen Ausgrabungen des  Amtes für  Denkmalspflege Hannover unter der Leitung von Maria Keibel-Maier in der Zeit von 1970 bis 1975. Die Grabungen wurden durch geplante Bauvorhaben auf dem Areal der so genannten Ostburg ausgelöst, die allerdings zur Freude der Denkmalsfreunde nie zum Tagen kamen. Untersucht wurde der ganze Ostteil und kleine Flächen der Westburg im Bereich eines dort geplanten Cafés, das dann auch realisiert wurde. Nach Abschluss der Arbeiten konnte wenigstens auf dem Ostteil ein Großteil der Mauerbefunde denkmalpflegerisch gesichert und mit Hinweistafeln versehen werden.
Die freigegrabenen Mauerreste auf dem Westteil sind durch den Bau des Cafes verloren.

Die bei allen Grabungen gemachten Funde, soweit sie noch vorhanden sind und vom Landesmuseum gesichert wurden, sind heute in einem Museum in der Remise zu sehen. Eine Initiative von Förderverein Historischer Burgberg, Harzklub-Zweigverein Bad Harzburg und des Landesmuseums in Braunschweig hat im Zusammenwirken mit Sponsoren eine Möglichkeit geschaffen, die Funde in angemessener Form in der Stadt Bad Harzburg selbst zu präsentieren.