Ker se je naveličal dolgega čakanja, se je lotil obsežnih izkopavanj v Mikenah, pri Levjih vratih, ker naj bi bil to rojstni kraj kralja Agamemnona, voditelja grške vojske, ki je odšla v Trojo. Tamkajšnje najdišče je bilo že dolgo znano, toda bil je prvi, ki se je izkopavanja lotil sistematično. In spet je imel veliko srečo kar je našel, je preseglo vsa pričakovanja. V skalo mikenske akropole so bili vklesani globoki prekati z grobovi, v njih pa je ležalo 16 v dragocene mrtvaške prte zavitih trupel, ki so bila okrašena z bogatimi diademi, načelki, in zlatimi posmrtnimi maskami. Umrlim so v grobove spustili tudi številne zlate in srebrne predmete, ki bi jim pomagali v posmrtnem življenju. Schliemann je bil prepričan, da drži v rokah zlato masko, obraz kralja Agamemnona in s tem dokaz za obstoj Troje in desetletno vojno. Vendar se je spet motil, kajti mikenska civilizacija je cvetela 200 let pred domnevno trojansko vojno. Prekati z grobovi znotraj mikenskega obzidja so mnogo starejšega izvora in v njih niso mogli biti vojščaki, ki so se udeležili pohoda nad Trojo, v grobnici nista bila pokopana Agamemnon in njegova žena Klitemnestra.