Vuonna 1907 hän aloitti työskentelyn lord Carnarvonin palveluksessa, joka palveli häntä valvomaan aatelisten hautojen kaivauksia Deir el-Bahrissa lähellä Thebaa. Egyptin antiikkipalvelun johtaja Gaston Maspero oli suositellut Carteria tietävänsä Carnarvonille. soveltaa nykyaikaisia arkeologisia menetelmiä ja tallennusjärjestelmiä.

Vuonna 1914 Lord Carnarvon sai luvan kaivaa Kuninkaiden laaksoon. Carter palkattiin jälleen työn johtajaksi. Hän ryhtyi järjestelmällisesti etsimään hautoja, jotka edelliset retkikunnat olivat jättäneet väliin, etenkin farao Tutanhamon. Kaivaukset keskeytettiin kuitenkin pian ensimmäisessä maailmansodassa, Carter vietti sotavuodet Britannian hallituksen palveluksessa diplomaattisena kuriirina ja kääntäjänä. Hän jatkoi innokkaasti kaivauksiaan. työssä vuoden 1917 loppupuolella.

Vuoteen 1922 mennessä Lord Carnarvon oli tullut tyytymättömäksi tulosten puutteeseen useiden vuosien löytäessä vähän. Harkittuaan rahoituksen peruuttamista Carnarvon sopi Carterin kanssa käydyn keskustelun jälkeen, että hän rahoittaa vielä yhden kauden työtä Kuninkaiden laaksossa.

Carter palasi Kuninkaiden laaksoon ja tutki linjaa mökkeistä, jotka hän oli hylännyt muutama vuodenaika aiemmin. Miehistö raivasi alla olevat mökit ja kalliojätteet. 4. marraskuuta 1922 heidän nuori vesipoikkunsa kompastui vahingossa kiveen, joka osoittautui kallioperään leikatun portaiden huipuksi. Carter kaivoi portaat osittain, kunnes mudasta rapatun oviaukon yläosa löytyi. Oviaukko leimattiin epäselvillä kaseteilla (soikeat sinetit hieroglyfisellä kirjoituksella). Carter määräsi portaikon täyttämisen ja lähetti sähkeen Carnarvonille, joka saapui Englannista kaksi ja puoli viikkoa myöhemmin 23. marraskuuta tyttärensä Lady Evelyn Herbertin mukana.

24. marraskuuta 1922, portaat tyhjennettiin kokonaan ja ulommasta oviaukosta löytyi sinetti, joka sisälsi Tutanhamonin kasetin. Tämä ovi poistettiin ja raunioilla täytetty käytävä puhdistettiin paljastaen haudan oven. 26. marraskuuta Carter Carnarvonin, Lady Evelynin ja avustajan Arthur Callenderin läsnä ollessa, hän teki ”pienen rikkomuksen oviaukon vasemmassa yläkulmassa” käyttäen talttaa, jonka isoäiti oli antanut hänelle 17-vuotispäiväänsä. kynttilän valossa ja nähdä, että monet kulta- ja ebony-aarteista olivat edelleen paikoillaan. Hän ei vielä tiennyt, oliko kyseessä ”hauta vai vain vanha kätkö”, mutta hän näki lupaavan sinetöidyn oven kahden vartijan välissä Carnarvon kysyi: ”Näetkö mitään?” Carter vastasi innoitti kuuluisilla sanoilla: ”Kyllä, ihmeellisiä asioita!” Carter oli itse asiassa löytänyt Tutankhamunin haudan (myöhemmin nimetty KV62). Sitten hauta varmistettiin, ja se tuli seuraavana päivänä Egyptin antiikkiosaston virkamiehen läsnäollessa. Kuitenkin sinä iltana Carter, Carnarvon, Lady Evelyn ja Callender kävivät ilmeisesti luvattomasti, ja heistä tuli ensimmäisiä ihmisiä nykypäivänä hautaan. Jotkut lähteet viittaavat siihen, että ryhmä meni myös sisäiseen hautauskammioon. Tästä tilistä kammion sinetöitystä oviaukosta löytyi pieni reikä ja Carter, Carnarvon ja Lady Evelyn ryömi läpi.

Seuraavana aamuna, 27. marraskuuta, haudan tarkastus tapahtui. egyptiläinen virkamies. Callender kiinnitti sähkövalaistuksen valaisemalla valtavan määrän esineitä, kuten kullattuja sohvia, arkkuja, valtaistuimia ja pyhäkköjä. He näkivät myös todisteita kahdesta muusta kammiosta, mukaan lukien suljettu oviaukko sisäiseen hautakammioon, jota kaksi vartioivat. Tutankhamonin todellisen kokoiset patsaat. Haudasta huolimatta muinaisina aikoina tapahtuneista murtoista hauta oli käytännöllisesti katsoen ehjä, ja sen todettiin lopulta sisältävän yli 5000 esinettä.

29. marraskuuta hauta oli virallisesti avattiin joukon kutsuttujen arvohenkilöiden ja egyptiläisten virkamiesten läsnä ollessa.

Ymmärtämättä tulevan tehtävän koon ja laajuuden Carter pyysi apua Albert Lythgiltä Lähistöllä työskentelevä Metropolitan Museumin kaivutyöryhmä, joka suostui lainaamaan joukon henkilöstöään, mukaan lukien Arthur Mace ja arkeologinen valokuvaaja Harry Burton, kun taas Egyptin hallitus lainasi analyyttisen kemian Alfred Lucasin. Seuraavat muutama kuukausi kului eteiskammion sisällön luettelointiin ja konservointiin Egyptin antiikkiosaston pääjohtajan Pierre Lacaun ”usein stressaavassa” valvonnassa. 16. helmikuuta 1923 Carter avasi sinetöidyn oven ja vahvisti, että se johti hautauskammioon, joka sisälsi Tutanhamonin sarkofagin.Hautaa pidettiin parhaiten säilyneenä ja ehjimpänä faaraoiden hautana, joka on koskaan löydetty Kuninkaiden laaksosta, ja löytö paljastui innokkaasti maailman lehdistössä. Lord Carnarvon myi kuitenkin yksinoikeuden raportointiin muiden sanomalehtien ärsytykseksi. The HV: lle. Ainoastaan tuon paperin HV Morton päästettiin näyttämölle, ja hänen elävät kuvauksensa auttoivat vahvistamaan Carterin maineen Ison-Britannian kansalaisten keskuudessa.

Helmikuun loppupuolella 1923 Herran välinen kuilu. Carnarvon ja Carter, todennäköisesti johtuen erimielisyydestä valvovien Egyptin viranomaisten hallinnasta, pysäyttivät kaivaukset väliaikaisesti. Työ aloitettiin maaliskuun alussa sen jälkeen, kun Lord Carnarvon pyysi anteeksi Carterilta. Myöhemmin samassa kuussa Lord Carnarvon sai verimyrkytyksen oleskellessaan Luxorissa lähellä hautapaikkaa. Hän kuoli Kairossa 5. huhtikuuta 1923. Lady Carnarvon säilytti edesmenneen aviomiehensä myönnytyksen Kuninkaiden laaksossa, antaen Carterille jatkaa työtään.

Carter arvioi ja luetteloi tuhansia tuhansia ihmisiä. haudassa olevat esineet kesti lähes kymmenen vuotta, ja suurin osa niistä siirrettiin Kairon egyptiläiseen museoon. Työssä oli useita taukoja, joista yksi kesti lähes vuoden vuosina 1924–25, johtuen erimielisyydestä, jonka Carter näki Egyptin antiikkipalvelun liiallisena valvonnana kaivauksissa. Egyptin viranomaiset sopivat lopulta Carterin suorittavan haudan raivauksen. Tämä jatkui vuoteen 1929 asti, ja lopullinen työ kesti helmikuuhun 1932 asti.

Arkeologisen löydön merkityksestä huolimatta Carter ei saanut kunniaa Britannian hallitus. Kuitenkin vuonna 1926 hän sai Egyptin kuninkaalta Fuad I: ltä kolmannen luokan Niilin ritarikunnan. Yalen yliopisto myönsi hänelle myös tieteiden tohtorin kunniatohtorin arvonimen ja kunniajäsenyyden Real Academia de la Historiassa Madridista, Espanjasta.

Carter kirjoitti uransa aikana useita kirjoja egyptologiasta, mukaan lukien Lord Yarn Carnarvonin kanssa vuonna 1912 kirjoitettu Five Years Exploration at Thebes, jossa kuvataan heidän varhaiset kaivauksensa, ja kolmen kirjan. suosittu kertomus Tutanhamonin haudan löytämisestä ja louhinnasta. Hän piti myös sarjan kuvitettuja luentoja kaivauksista, mukaan lukien vuoden 1924 kiertue Britanniassa, Ranskassa, Espanjassa ja Yhdysvalloissa. New Yorkin ja muiden Yhdysvaltojen kaupunkien läsnäolijoita oli paljon ja innostuneita yleisöjä, mikä herätti Amerikan Egyptomaniaa.