得益于梅贻琦的同情和努力，清华国学研究院迎来了转机。
早在1925年11月，由吴宓主持的国学研究院第三次教务会议，就有设古物陈列室、举行外出考察、与外界合作进行考古发掘等各项计划。
1926年2月5日，在曹云祥、吴宓和梁启超的鼓动下，李济与地质学家袁复礼同赴山西，沿汾河流域到晋南做考古调查。其间发现了几处新石器时代的彩陶遗址，取得了一批珍贵标本。
在初步确定几个可供发掘的地点后，二人于3月底返回清华园，原本应该组织安排发掘工作的，可惜此时的清华校内外已是纷争迭起，吴宓辞职，国学研究院面临着被肢解的命运。为了摆脱纷争，李济两耳不闻窗外事，开始埋首整理带回的古物并撰写调查报告。
两个月的时间一晃而过，当梅贻琦“兼管”国学研究院后，他认为李济和袁复礼的调查可以极大提高清华在国内外的学术地位，所以想方设法延续和推进去年所制定的田野考古发掘计划。
1926年，在新学期到来的6月底，梅贻琦召集清华国学研究院与大学部历史学系教授举行联席会议，重拾组建古物陈列室计划。经过众人讨论后决定，由国学研究院与大学部历史学系合办古物陈列室，并由两部教授联合组成一个考古学委员会，公推李济为主席，主持主要事务。每年经费预算约六七千元，大致方针有三：
（一）购买拓片；
（二）规定考察公费，遇有古物出土，立即派员前往考察；
（三）进行实地征集。
就在此时，李济以英文撰写的调查报告《山西南部汾河流域考古调查》也已完成，在交付美国《史密森研究院各科论文集刊》发表前，请中美双方代表审阅，结果双方皆在惊喜中表示满意。后来的事情正如李济所说：“在读到这份报告后，毕士博先生以及清华学校的校长曹云祥先生和教务长梅贻琦先生，都极力主张我组织一个考古队，到山西南部去作进一步的工作。”
1926年8月底，梅贻琦主持国学研究院本学年第二次教务会议，进一步讨论古物陈列室与开展田野考古发掘的问题，最后决定聘请北京地质调查所袁复礼任清华大学部地质系讲师，与李济同往山西考察发掘古物。
同年10月，由李济直接协调洽谈，梅贻琦出面拍板定案，清华校长曹云祥代表国学研究院和美国弗利尔艺术馆签订协议，对方出大部分经费，由李济、袁复礼主持的山西夏县西阴村田野考古发掘正式施行。按照协议规定，发掘的古物永久留在中国，论文用中英文撰写并在中美两国学术刊物上发表。
10月10日，李济和袁复礼到达夏县西阴村。15日开始组织人力发掘，12月30日结束。此次发掘收获颇丰，共采集了76箱出土器物，分装了9辆大车，于次年元月初，历尽数次艰险磨难和几个昼夜的风餐露宿，总算把古物安全无损地押运到清华国学研究院。
1927年1月10日，清华国学研究院欢迎李济、袁复礼二人山西考古发掘成果的茶话会在众人期待中召开。会议由梅贻琦主持，国学研究院导师王国维、梁启超、陈寅恪、赵元任及全体助教、研究生出席会议。
李济首先介绍了发掘西阴村遗址的情况。之所以选择这个遗址，是因为《史记》上记载“尧都平阳，舜都蒲坂，禹都安邑”，这些行政名城都在今天的山西省南部。而在实际调查中，此处的史前陶片覆盖面积大，表层看到的就有几亩地的规模，很值得发掘研究。另一个原因是，发掘位置正处在传说中夏王朝的王都地区。袁复礼插话补充说：“我同李先生从某地寻找到某地，我敢于同他赌咒：如果能在这里找到新石器文化遗址的话，我决不相信。后来到了西阴村，真的找到了，我就认输。我们用‘刮地皮’的方法，一层层刮……”当时骂军阀搜刮民财称“刮地皮”，袁复礼把这个名词移到考古发掘的方法上，颇为形象生动，师生听罢不禁开怀大笑。
西阴村遗址的出土物大多是残破的陶片，因知识与眼界所限，研究生们看罢有点不知所云，当一个半腐的、经过人工切割的小小蚕茧现身时，大家的兴趣才一下子提了上来。
对于当时的情景，有人回忆道：“只见助教王庸端着一盒子遗物上来，其中有个被割裂过的半个蚕茧，同学都伸长了脖子看。有人说，我不相信，年代那么久，还能这样白；有人说，既然是新石器时期的遗物，究竟是用什么工具割的？静安先生说，那时候还没有金属工具，牛骨、龟骨都是用耗子牙齿刻的。这时候，李济老师拿出一块仿佛石英一样的石片，说这种石头可以割的……”
此次发掘最大的收获，就是发现了这块呈丝状的半个茧壳，显然是用锐器切割过，用显微镜考察，割的部位平直，茧壳仍旧发光，与西阴村现在的蚕茧比较，比那最小的还要小一点。
展览中，李济特别强调：“这茧埋藏的位置差不多在坑的底下。它不会是后来侵入的，因为那一方的土色没有受扰的痕迹；也不会是野虫偶尔吐的，因为它是经过人工割裂的。而这半个经锐器切割的蚕茧，当是一种文化的遗留……这个发现，替我们开辟了一条关于在中国北部史前研究的新途径。”
这是中国人自己主持的第一次正式的近代科学考古发掘，也是李济在清华任教的几年间，做成的唯一一次田野考古发掘事业。当时，包括梅贻琦在内的清华教职员没有预料到，山西夏县西阴村遗址的成功发掘，揭开了中国现代考古学的序幕，标志着现代考古技术在远东这块古老大地上的突破性示范。作为人类学家的李济也因为这次发掘，正式转到了考古学领域的探索与实践中。
1927年4月中旬，清华国学研究院举行教务会议，由梅贻琦主持，“四大导师”王、梁、赵、陈与讲师李济一同出席，主要讨论国学研究院与享誉世界的瑞典探险家斯文·赫定博士合作考察探险的问题。
其时正在北京的斯文·赫定，本想自己筹组一支考古探险队赴中国新疆一带进行科学考察发掘，并获得北洋政府批准。没想到消息传出，立即遭到了中国学术界强烈的反对。因为此前中国的地下古物如敦煌、洛阳、云冈石窟等，被外国人以考察为名进行了严重的盗掘，所以引起了国人的警觉和愤怒，他们认为中国的古迹、古物不能再让外国人染指了。
在民族情绪引导的下，北京学术界举行了游行示威活动。迫于压力，斯文·赫定只好表示愿意与中国同行合作，组建中瑞远征考古队共赴新疆进行考察活动。作为中国考古界明星的李济得此消息，立即向梅贻琦汇报，并希望清华能派人员参加到这支声势浩大的远征队伍中去。梅贻琦听罢，深以为然，于是聘请袁复礼参加，在学术上为清华争得世界性名誉。
袁复礼对这次中瑞合作的大考察抱有很大的期望，他辞别北京地质调查所，以清华教授的头衔以及国学研究院代表的名义随团出发，在西部高山大漠历经磨难，不畏艰险，在北疆等地共发现和采集包括中生代白垩纪、侏罗纪、三叠纪，甚至古生代晚二叠世72具爬行动物化石，引起了中外学术文化界的广泛关注。
在众人的努力下，国学研究院呈现出一派欣欣向荣的新气象，梅贻琦广纳良策，聘请了很多新归国的青年才俊如金岳霖、熊庆来、高崇文、朱传霖、刘师舜等人到清华授课。就在这时，却突然传来王国维沉湖的噩耗。
王国维奇特、诡异、神秘地离去，给世界留下一串谜团的同时，也昭示了一个不祥的预兆，清华国学院“四大”支柱轰然断裂一根，而另外一根也岌岌可危，马上就要坍崩——这便是学界中号称泰山北斗，被陈寅恪誉为“清华学院多英杰，其间新会称耆哲”的梁启超。
早在1926年初，梁启超因尿血症久治不愈，他不顾朋友们的反对，毅然住进北京协和医院，并于3月16日做了肾脏切除手术。极其不幸的是，手术中却被“美帝国主义派出的医生”、协和医院院长刘瑞恒与其助手，误切掉了健全的右肾，虚弱的生命之泉只靠残留的左肾来维持供给。
天命人事伴着刀割针刺般的噩梦不断纠缠于梁启超的身心，原本十分虚弱的病体越发不支；而北伐革命军势如破竹的锐风与王国维自杀身死的悲剧，给梁启超以巨大刺激，他的身体一下子垮了下来，不得不反复到医院救治，且不断靠输血维持生命。
鉴于国学研究院两大台柱一死一病的现实，梅贻琦曾多次与校长曹云祥会商增聘名师，却没有得到曹云祥的同意。加之减缩、肢解研究院的呼声更胜从前，梅贻琦无力扶大厦之倾，清华国学研究院在内外交困中即将崩盘。