En 1911, el historiador y explorador estadounidense Hiram Bingham viajó por la región peruana de los Andes en busca de la antigua capital inca y fue conducido a Machu Picchu por un aldeano, Melchor Arteaga. Bingham encontró el nombre de Agustín Lizárraga y la fecha de 1902 escritos a carboncillo en una de las paredes. Bingham no había sido el primer explorador en visitar las ruinas, pero fue considerado el descubridor que llamó la atención internacional sobre Machu Picchu. Posteriormente organizaría otra expedición en 1912 para realizar una importante limpieza y excavación.
La primera expedición que emprendió Bingham a la zona en 1911 descendió por el río Urubamba, y en el camino pidió a los lugareños que les mostraran las ruinas incas, especialmente cualquier lugar descrito como una roca blanca sobre un manantial.
En Mandor Pampa, Bingham le preguntó al granjero Melchor Arteaga si sabía de alguna ruina cercana. Arteaga dijo que conocía excelentes ruinas en la cima del Huayna Picchu. Al día siguiente, el 24 de julio, Arteaga condujo a Bingham y al sargento Carrasco a través del río en un puente de troncos y subieron a la montaña Huayna Picchu. En la cima de la montaña, se encontraron con una pequeña choza ocupada por una pareja de quechuas, Richard y Alvarez, que cultivaban algunas de las terrazas agrícolas originales de Machu Picchu que habían limpiado cuatro años antes. El hijo de 11 años de Álvarez, Pablito, condujo a Bingham a lo largo de la cresta hasta las ruinas principales.
La mayoría de las ruinas estaban cubiertas de vegetación, excepto por algunas terrazas agrícolas despejadas y los claros utilizados por los agricultores como huertas. Debido a la vegetación, Bingham no pudo observar la extensión completa del sitio. Tomó notas, medidas y fotografías preliminares, notando la fina calidad de la mampostería inca de varios edificios principales.
La expedición continuó río abajo por el Urubamba y río arriba por el Vilcabamba examinando todas las ruinas que pudo encontrar. Guiado por lugareños, Bingham redescubrió e identificó correctamente el sitio de la antigua capital inca, Vitcos (entonces llamada Rosaspata), y el cercano templo de Chuquipalta. Luego cruzó un paso y entró en el Valle de Pampaconas, donde encontró más ruinas enterradas en la maleza de la selva en Espíritu Pampa, a las que llamó "Trombone Pampa". Toda la zona de Machu Picchu estaba tan cubierta de maleza que Bingham solo pudo identificar unos pocos edificios.
Bingham regresó a Machu Picchu en 1912 bajo el patrocinio de la Universidad de Yale y National Geographic, y con el apoyo del presidente peruano Leguia. La expedición emprendió un desbroce del sitio durante cuatro meses con mano de obra local, que fue agilizado con el apoyo de la Prefectura de Cuzco. La excavación comenzó en 1912 y se llevaron a cabo más excavaciones en 1914 y 1915. Bingham se centró en Machu Picchu debido a su excelente mampostería inca y su naturaleza bien conservada, que permaneció intacta desde que el sitio fue abandonado.
Aunque las instituciones locales inicialmente dieron la bienvenida a la exploración, pronto acusaron a Bingham de negligencia legal y cultural. Surgieron rumores de que el equipo estaba robando artefactos y sacándolos de contrabando de Perú a través de Bolivia. La prensa local apoyó las acusaciones, alegando que la excavación dañó el sitio y privó a los arqueólogos locales del conocimiento sobre su propia historia. Cuando Bingham y su equipo abandonaron Machu Picchu, los lugareños habían formado coaliciones para defender su propiedad de Machu Picchu y sus restos culturales, mientras que Bingham afirmó que los artefactos deberían ser estudiados por expertos en instituciones estadounidenses.
Hiram Bingham no fue la primera persona en "descubrir" Machu Picchu, pero tuvo el mérito de ser la primera persona en reconocer la importancia de las ruinas, estudiándolas con un equipo multidisciplinario y divulgando sus hallazgos. Durante las siguientes décadas se limpiaría la zona de vegetación, revelando al mundo las impresionantes ruinas incas originales de Machu Picchu, que se convertirían en un símbolo nacional de Perú y en uno de los principales destinos turísticos del país.