1978年，考古隊員在對秦始皇帝陵周圍區域進行系統考古勘探時，在封土西側發現了一個精緻的馬頭上的零飾件，後來經過詳細的勘探，確認了這裏存在一個陪葬坑，編號爲3號陪葬坑，後來改爲銅車馬陪葬坑。陪葬坑的面積很大，有三千多平方米。1980年11月到12月，對其中的一部分區域進行了考古發掘，發現了兩乘銅車馬。
銅車馬距離地面約七八米。隨葬坑是一個長方形的豎穴土坑，底部有一個木槨，木槨內放置兩乘銅馬車。由於經歷了2000多年的時代變遷，木槨全部腐爛，上層的填土全部塌壓下來，將兩乘銅車馬壓成碎片。
由於當時是隆冬季節，土層已經上凍，繼續進行發掘會對遺址及銅車馬本身造成一些損傷。考古隊決定將兩乘銅車馬整體搬移到室內進行發掘整理。兩輛馬車連同底部的土層，被用鋼板固定包裝後轉移到室內。
兩輛馬車碎成了大概3000多片，給修復工作帶來了巨大的困難。“好在這個坑沒有被盜擾。雖然被壓成碎片，但是原來的位置沒有發生變化，兩乘銅馬車的結構都保存了下來，這就爲我們後期的修復工作創造了非常好的條件。”侯寧彬說道。經過八年時間，到1988年，兩輛馬車終於被完整復原出來。
首先清理的是2號銅車馬，秦陵博物院專門成立了修復組。銅車馬本身的鑄造是一個很複雜的過程，《考工記》說：“一器而工聚焉者，車爲多”，說明製作木質車馬的複雜程度，而用青銅製作的銅車馬在製作難度上較木車有過之而無不及。
在銅車馬的製作過程中，當時的工匠運用了鑄造、焊接、鑲嵌、銷接、活鉸鏈接、子母扣鏈接、轉軸連接等各種工藝技術。“我們當時在修復的過程中，不僅有考古學家參與，還有機械方面的專家、焊接方面的專家以及一些鉗工、模具工等。”侯寧彬介紹到。
整個修復的過程也比較複雜。由於銅車馬在地下埋了兩千多年，很多地方都比較脆弱，一旦失誤就可能對本體造成毀滅性的破壞。“我們的整個復原方案都是在充分徵求各方面專家意見的基礎上進行的。而且在修復過程中，還會對所用的材料或技術進行一些實驗，直到達到要求，纔會在本體上使用。”
從1982年開始對2號車進行修復，到1988年一號車修復完成，整個銅車馬的發掘、修復、整理共經歷了八年時間。
談到修復中遇到的難題，侯寧彬提到，“最大的難題主要是兩個方面，一個是矯形，一個是焊接。”矯形是最複雜的。因爲銅車馬全部被夯土壓碎，很多零部件都變形了，修復過程中首要的工作，就是將這些零部件恢復原狀。而且2000多年前中國的青銅鑄造工藝不是非常發達，鑄成的青銅器本身含有一些雜質，青銅器的柔韌性相對較差。
如果在矯形的過程中方法不當，或者是壓力過大，就會造成新的損傷。“比如說一號車的傘蓋，直徑大概1.2米左右，碎成了一百多片，而且它的表面多數都是弧形的，薄厚也不均勻，從一毫米到四毫米不等，如果矯形的過程中用力不均勻，就會造成新的損傷。爲此，我們專門研發了矯形機。通過持續的漸進式地施加壓力，對一些碎片進行矯形。”
另一個難題是焊接。車輪車軸或者是車廂等起支撐作用的部位，如果用粘接的方式修復，會導致強度不夠，必須用焊接的方式來解決。但是焊接又牽扯到另外一個問題：銅車馬的表面有很多的彩繪，如果用高溫熔鍊式的焊接，高溫會對彩繪及周圍的區域造成新的損傷。修復組採用了鉛焊這種中低溫的焊接，不會對銅車馬本體造成傷害。此外還採用了新的合金材料來做焊接材料，增加青銅器的強度和柔韌性。
現在把兩乘銅馬車叫做一號車、二號車，這是根據當時考古發掘現場的情況編制的。實際上一號車應該叫立車或高車，二號車叫安車或轀輬車。《晉書·輿服志》中有相關的記載。
所謂立車(高車)，是駕駛人站着駕駛的一種車，是從過去的戎車，即作戰用的車發展來的。安車(轀輬車)則是坐着駕駛的，帶有兩個車廂的車。前面有一個車廂是半封閉的，人坐在前面駕車。後邊還有一個封閉的車廂，是車的主人坐的。
之所以叫轀輬車，是因爲後面的車廂帶有窗戶，冬天天涼了可以把窗關上保溫。夏天窗戶打開，就可以通風。按照歷史文獻記載，這種車通常是身份比較高的貴族乘坐的。秦始皇在出巡的過程當中，實際上就是坐這種類型的車。
作爲我國考古史上發現最早、體形最大、保存最完整的青銅馬車，它的發現對研究我國秦代冶煉與青銅製造技術、車輿制度、車輛結構等具有重要的價值。銅車馬以其完整的結構、準確的造型、細緻的摹寫和精心的製作，將秦代馬車的形制、鞁具的構造、駕引方式等，形象具體地呈現在人們面前。
“過去我們只有歷史文獻資料，通過這些文字去解讀了解整個馬車的駕馭方式是比較艱難的，因爲不夠直觀。秦始皇陵的銅車馬出土之後，我們發現了實物資料，就能夠清晰的瞭解這一時期的馬車，車和馬之間是怎麼連接的，馬是通過什麼樣的方式形成合力來拉車往前走的，馭手和馬之間又是通過什麼樣的方式來指揮馬前行的。”
