Sau ba năm, Carter đã được làm việc cho Lord Carnarvon trong giám sát khai quật từ năm 1907. Mục đích của Gaston Maspero, người đã giới thiệu hai người này, là để đảm bảo rằng Carter áp dụng phương pháp khảo cổ học hiện đại và hệ thống ghi chép.

Carnarvon tài trợ công việc của Carter trong thung lũng các vị Vua từ năm 1914,[2] nhưng nó đã bị gián đoạn bởi chiến tranh thế giới thứ I đến năm 1917, khi công việc đã được nối lại. Sau nhiều năm tìm kiếm không kết quả, Carnarvon đã không hài lòng với việc thiếu kết quả, và vào năm 1922, ông đã cho Carter một mùa kinh phí nữa để tìm ngôi mộ.[3][4]

Ngày 04 tháng 11 năm 1922, nhóm khai quật của Carter tìm thấy các bước dẫn đến ngôi mộ của Tutankhamun (sau này được gọi KV62), cho đến tận lúc này, đó là ngôi mộ pharaon bảo tồn tốt nhất và nguyên vẹn nhất từng được tìm thấy trong Thung lũng các vị Vua. Ông gọi điện cho Carnarvon, và ngày 26 năm 1922 tháng 11, với Carnarvon, con gái của Carnarvon, và những người khác tham gia, Carter đã thực hiện các "hành vi vi phạm nhỏ trong các góc tay hàng đầu bên trái" của cửa ra vào, và có thể để ngang nhau trong ánh sáng của một ngọn nến và thấy rằng nhiều người trong số những kho báu vàng và gỗ mun vẫn còn tại chỗ. Ông đã xâm nhập vào ngôi mộ bằng một cái đục mà bà ngoại của ông đã cho vào ngày sinh nhật 17 của mình. Bà biết ông một ngày sẽ làm cho một khám phá tuyệt vời khảo cổ học.[5] Ông không biết tại thời điểm đó cho dù nó là "một ngôi mộ hay chỉ đơn thuần là một cache", nhưng ông đã nhìn thấy một ô cửa đầy hứa hẹn kín giữa hai bức tượng chính. Khi Carnarvon hỏi "Ông đã nhìn thấy cái gì?", Carter trả lời với câu nói nổi tiếng:

"Vâng, những điều tuyệt vời!"[6]

Trong vài tháng tới đã được chi tiêu danh mục các nội dung của các tiền sảnh dưới sự giám sát thường xuyên căng thẳng của Pierre Lacau, Tổng giám đốc của Cục Cổ vật Ai Cập. Ngày 16 tháng 2 năm 1923, Carter đã mở cửa kín, và thấy rằng nó đã thực sự dẫn đến một phòng chôn cất, và ông có cái nhìn thoáng qua đầu tiên của chiếc quách của Tutankhamun. Tất cả những khám phá này đã háo hức được báo chí thế giới, nhưng hầu hết các đại diện của họ được lưu giữ trong các khách sạn của họ, chỉ HV Morton đã được cho phép trong bối cảnh đó, và mô tả sống động của ông đã giúp củng cố danh tiếng của Carter với công chúng Anh.

Ghi chép và các bằng chứng hình ảnh của Carter cho thấy ông, Lord Carnarvon và Lady Evelyn Herbert bước vào phòng chôn cất ngay sau khi phát hiện ngôi mộ và trước khi mở mộ chính thức.[7]