После ее открытия началась систематическая отработка месторождения. На определенной площади на четырех углах закладывались четыре шахты. После пересечения ими рудоносного контакта выяснялось его положение в недрах и закладывались штреки. Но поскольку контакт нигде не проходил строго горизонтально, штреки также проходились с подъемами и уклонами, чему способствовало отсутствие в выработках грунтовых вод. При отработке по контакту продвигался опережающий разведочный штрек для скорейшего выявления наиболее богатых гнезд и участков. Переход к этому методу, основанному на изучении и знании геологического строения месторождения, относят к началу V в до н. э. Об этом же времени имеется письменное свидетельство Аристотеля о Лаврионских рудниках — «При архонте Никодиме (433 — 432 гг, до н. э. —
В дальнейшем разработки на Лаврионе велись в тех же районах, но по мере отработки известных рудных тел велись поисково-разведочные работы, при этом, как указывает Ксенофонт: «нашедший хорошую разработку становится богатым, а не нашедший теряет все, что он истратил, ввиду такой опасности немногие теперь охотно идут на это».
По поводу организации поисково-разведочных работ Ксенофонт дает следующий совет: «Есть десять афинских фил. Если бы государство предоставило каждой из них по равному числу рабов и они приступили бы к разработке новых жил на общий риск и страх, причем одна какая-либо из них натолкнулась бы на жилу, богатую серебром, то польза от этого при всех обстоятельствах была бы им всем».
При положительных результатах разведки и нахождении богатых залежей руды применялся способ выемки руды уступами, что давало возможность применять большее количество рабочей силы и таким путем ускорить работу, оставляя большие полости, которые могли содержать до 100000 м
Узость штолен и штреков (где жилы были бедны, 60X60 см), а также извилистость их совершенно исключали возможность пользоваться тачками для перевозки руды Подъем породы из шахт осуществлялся вручную по ступенькам в ее стенках Плиний писал:«Горняки выносят куски днем и ночью, передавая их в темноте друг другу: дневной свет видят лишь стоящие у входа». Почвенная вода удалялась из шахт и штолен ручным способом при помощи ведер. При работе пользовались же — лезными молотами, клиньями, кайлами, заступами и лопатами, кожаными мешками, корзинами.
Руду на поверхности дробили вручную железными пестами в каменных ступах до размера горошин, затем она размалывалась на мельницах. Мука промывалась в особых промывальных сооружениях. Следующей операцией после промывки руды был предварительный обжиг и плавка в печах с целью извлечения из руды серебра. Готовый металл шел на производство монет и других изделий.
Во второй половине IV в. до н. э в связи с усилением Македонии значение Лаврионских рудников падает, так как Македония захватила более богатые источники драгоценных металлов — фракийские рудники. Когда Афины были завоеваны Александром Македонским, они потеряли право чеканить монету.
Лаврионские рудники продолжали разрабатываться и римлянами. Но в римское время их значение падает, так как появляется новый конкурент, богатейшие месторождения в Испании, захваченные римлянами у Карфагена. К тому же в результате систематической и хищнической выработки наиболее богатых пород к I в. н. э Лаврионские рудники уже были в значительной степени выработаны. Страбон указывал, что в его время в Лаврионе приступили к повторной плавке старых шлаков, что свидетельствует об исчерпании источников добычи и об усовершенствовании техники извлечения. Ко времени Павсания (II в. н. э.) рудники уже окончательно бездействовали.
На ранних этапах развития производства в античное время горное дело» металлургия и металлообработка находились главным образом в руках мелких свободных ремесленников, владеющих средствами производства. Количество аттических горняков-ремесленников было настолько велико, что они составляли отдельную касту наряду с купцами и земледельцами. Об этом пишет Плутарх: «У государства был материал, были и ремесленники, способные выделять его и обработать, были рабочие, занимающиеся прокладкой дорог, и рудокопы; каждое ремесло, как полководец свою собственную армию, имело своих чернорабочих и подмастерьев в артелях, которые служили орудием и живой силой служебного назначения». Однако основной рабочей силой на рудниках были рабы.