Впоследствии, в 2001—2004 гг. руководство патриархии всячески поддерживало общественные спекуляции, связанные с трудностями научной интерпретации проведенных анализов ДНК. В ученых кругах иногда действительно раздавалась критика в адрес П. Иванова из Центра судебно-медицинской экспертизы Минздравмедпрома РФ, который занимался генетическими исследованиями «екатеринбургских останков». Л. Животовский, руководитель Центра ДНК-идентификации человека Института общей генетики РАН, писал по этому поводу, что «если бы данное дело рассматривалось в суде, то оно должно было бы быть отправлено на доследование за недостаточностью имеющихся ДНК-доказательств». Выводы П. Иванова противопоставлялись результатам анализов американца Кнайта, изучавшего останки великой княгини Елизаветы Федоровны, и японца Нагаи — с его исследованием волос брата императора Георгия Александровича, пятна крови самого Николая II на его одежде и ДНК Тихона Куликовского-Романова. Различие исследовательских методик и споры различных научных школ противниками почитания останков мощами были выданы за недостоверность самих выводов. К тому же методика исследований костных останков, достаточно долго пролежавших в земле и приобретших «археологический характер», не может быть в полной мере отождествлена с методами современной криминологической экспертизы.
Однако самым существенным препятствием к признанию останков мощами страстотерпцев оставалось отсутствие среди них двух тел, принадлежавших цесаревичу и одной из его сестер. Их поиски неоднократно предпринимались местными научными силами. В 1992—1994 гг. работы велись силами Института истории и археологии Уральского отделения РАН под руководством заведующего отделом археологии А.Ф. Шорина: сплошному обследованию территории не хватило буквально 10 метров, чтобы установить истину наверняка. В 1996—1997 гг. работу продолжила экспедиция под началом Е. А. Курлаева. Однако с 1998 г. фонд «Обретение» под руководством А. Н. Авдонина начал исследование в другом месте, в окрестностях Четырехбратнего рудника, где еще в 1919 г. следователь Н. Соколов обнаружил человеческие останки; это лишь увело поиск в ненужном направлении. Позднее в Екатеринбурге сложилась группа энтузиастов, в которую вошли краевед В. В. Шитов, член Екатеринбургского военно-исторического клуба «Горный щит» Н. Б. Неуймин, заместитель генерального директора Научно-производственного центра по охране и использованию памятников истории и культуры Свердловской области А. Е. Григорьев, которые вновь обратились к изучению архивов. В мае 2007 г. дело встало на археологическую почву, поскольку к исследователям примкнул профессиональный археолог С. Н. Погорелов из того же НПЦ, а А. Н. Авдонин передал схему земляных шурфов и зондажей в районе обнаружения первого захоронения. Это позволило установить, что возвышенная местность примерно в 70 м к юго-востоку от основного захоронения еще не подвергалась исследованию.
Работы начались 11 июня, а 29 июля 2007 г. один из участников экспедиции (Л. Г. Вохмяков) с помощью металлического щупа отыскал здесь скопление угля. Заложенный на этом месте шурф не только позволил найти человеческие кости, но еще и фрагмент керамического сосуда.
«Ваши Величества, дети нашлись!
Их обгорелые кости лежали
Неглубоко, а над ними дрожали
Стебли травы, устремленные ввысь» —
так, в стихотворной форме, выразил свои чувства один из участников событий в момент исторической находки. И уже 30 июля комплексная экспедиция под руководством С. Н. Погорелова приступила к систематическим раскопкам.
Патриархия отреагировала мгновенно. В конце августа замглавы председателя ОВЦС епископ Егорьевский Марк (Головков) заявил: «Хочется надеяться на то, что экспертиза будет проведена более тщательно и кропотливо, чем экспертиза, проводившаяся в отношении так называемых "екатеринбургских останков", которые Церковь не признала останками царской семьи». Впрочем, прозвучали и более разумные голоса. Член синодальной комиссии РПЦ по канонизации святых протоиерей Георгий Митрофанов сказал, что «если удастся установить подлинность этих останков, то это будет решением одной из важнейших проблем, которые препятствовали Церкви признать подлинность первых останков».