Аркаим был открыт в июне 1987 года, археологической экспедицией Челябинского государственного университета под руководством Г.Б. Здановича (отряд Боталова С.Г., Мосина В.С.), название получил от ближайшей сопки и урочища. Памятник находился в зоне строительства Караганской межхозяйственной оросительной системы на юге Челябинской области и должен был стать дном обширного мелководного озера.
Первоначально был организован и произведен цикл работ, связанных с созданием топографических планов укрепленного поселения и прилегающих территорий (С.Г. Боталов, В.С. Мосин, А.М. Федоров, О.И. Мартынюк, А.И. Ганжа, С.А. Григорьев). Работы по дешифрированию аэрофотоснимков проделаны И.М. Батаниной. К осени 1987 г. начались раскопки, и параллельно шла борьба за сохранение Аркаима. Памятник с его сложнейшей архитектурой и удивительно правильной планировкой представлял собой принципиально новый тип археологического источника и требовал тщательного, инновационного и многолетнего исследования.
Начиная с 1988 г. к работе на Аркаиме был привлечен целый ряд специалистов природоведов, а раскопочные работы охватили западную часть памятника и носили панорамный характер. Ответственные исполнители археологических раскопок: С.А. Григорьев, А.И. Гутков, Н.О. Иванова, А.М. Кисленко, В.С. Мосин. Работы по палеопочвоведению и палеоклимату проводила группа И.В. Иванова (Институт почвоведения и фотосинтеза РАН), по палеозоологии П.А. Косинцева (институт экологии животных растений УрО РАН), Л.Л. Гайдученко (Кустанайский университет). Л.Л. Гуревичем (Ленинградский институт градостроительства и реконструкции городов) осуществлялся архитектурный надзор и архитектурные измерения на памятнике.
В 1989 г. спектр исследований был значительно расширен. Начались работы по четвертичной геологии (Ю.А. Лаврушин, Институт геологии РАН), палеоботанике
(Е.А.Спиридонова, Институт археологии РАН), древней металлургии В.В. Зайков, Е.В. Зайкова, А.М. Юминов (Институт минералогии УрО РАН). В 1990 году была разработана методика геофизических исследований, которые продолжались до 1994 г. Все это привело к возможности и неизбежности ярких исторических реконструкций (Зданович 1989). Прямо на раскопанных площадках начали проводиться эксперименты по демографии, металлургии, гончарству.
Дополнительно в процессе исследований на территории всей Аркаимской округи были обнаружены десятки археологических памятников других эпох – от каменного века до начала XX столетия. С начала 1990-х гг. в рамках экспедиции начал работать этнографический отряд, который возглавляли выпускники ЧелГУ (А. А. Рыбалко, О.В. Новикова, О.Ю. Мальцева). Специальная независимая экспертиза УрО РАН, опираясь на естественнонаучные исследования, в 1991 г. выявила уникальность Аркаимской долины в системе Южно-Уральского пенеплена. Параллельно в южных районах Челябинской области методом дешифрирования аэрофотоснимков был обнаружен целый ряд укрепленных поселений аркаимского типа, которые получили образное название «Страна городов» (И.М. Батанина, Н.В. Левит).
Стало очевидным, что сохранение открывшегося перед нами уникального археологического культурного наследия возможно только при проведении охранных мероприятий во вмещающем природном ландшафте в ненарушенной природной среде.
Открытие Аркаима совпало с поисками в обществе новых духовных идеалов и попытками осмысления древних исторических корней Российской цивилизации. В апреле 1991 года Совет Министров РСФСР вынес распоряжение о прекращении строительства водохранилища и о передаче 3,7 тыс. га земли Аркаимской долины Уральскому отделению Российской Академии наук для организации экспериментального филиала Ильменского государственного заповедника. В документах Совета Министров РСФСР подчеркивалось, что земли выделяются «в целях сохранения и изучения уникального памятника раннегородской цивилизации эпохи бронзы – городища Аркаим».
Благодаря инициативной группе ученых ЧелГУ (ректор В.Д. Батухтин) и поддержке Челябинской областной администрации (губернатор В.П. Соловьев) к 1994 г. оформилась еще одна заповедная территория, связанная с наследием «Страны городов» эпохи бронзы Южного Урала. Она была закреплена созданием Государственного учреждения – «Специализированного природно-ландшафтного и историко-археологического центра «Аркаим» и послужила основой целого ряда проектов по использованию археологического наследия в системе общественных и государственных ценностей (В.Н. Фуксман, А.И. Левит).
С 1991 г. исследования на Аркаиме определяются целями заповедной деятельности и оформляются в наиболее продуктивный и целостный комплекс (Аркаим, 1995). Методика последних полевых археологических раскопок на Аркаиме в 1991 – 1995 гг. (руководители раскопов Н.О. Иванова, М.К. Хабдулина, Т.С. Малютина) позволила провести детальное изучение культурного слоя. Необходимо было завершить выборку участков, которые начали вскрываться в 1989-90 гг., а также проверить ряд данных, полученных ранее спешно, под угрозой затопления памятника.
В итоге на Аркаиме раскопками изучено 8055 кв. м. культурного слоя, большая часть северо-западной половины памятника. Полная картина архитектурного комплекса сформирована за счет геофизических исследований его юго-восточной части. Панорамные раскопки Аркаима широкой площадью с оптимальным комплексом природоведческих работ, и диапазон их концептуальных возможностей можно рассматривать как своеобразный взрыв или катализатор нового уровня проблематики в археологии эпохи бронзы евразийских степей, которого она достигла к началу III тыс. н.э.