1987年，张威被派往国外学习，两年后，他学成归国后的第一项工作就是对南海的一艘沉船进行水下考古勘察。此后整整20年，他所做的工作几乎都与这艘古代沉船密切相关。

1989年11月，“中日联合南海沉船水下考古调查队”在广州正式成立，由俞伟超担任队长，中国水下考古的大幕就此拉开。

南海沉船遗址的位置，在珠江入海口的西岸，由于河流中已排入了大量废水，造成这一带海水被严重污染，能见度很差。由于当时天气恶劣，连续几天海底的能见度都很低，打捞工作只得停止。或许是觉得打捞希望渺茫，日方没有继续和中国合作，张威也因缺乏资金和人手，无法独立下水作业，只得最终放弃打捞。

十几年后，中国水下考古队的实力已今非昔比，张威的水下考古队员也增加到近40人。在这十多年的时间里，他们对“碗礁一号”、“华光礁一号”等多艘古沉船进行了抢救性发掘，战线长达数千海里，范围涉及渤海、黄海、东海、南海四大海区。

2001年，国家水下考古中心获得香港水下考古协会的赞助，张威第一个想到的就是“南海一号”，他的这一计划立即得到多方支持。

不久，对“南海一号”的大规模考察和局部打捞工作正式开始。2002年3月，当张威和其他队员凿开一个窗口进入船舱时，他们惊呆了:仅在一个面积几平方米的小舱内，他们就捞起了几千件精美绝伦的文物，绝大多数瓷器完好无损！当他们将几千件文物陆续运到水面上时，水下考古队员们十多年打捞“南海一号”的心愿终于实现。

从打捞上来的物品看，“南海一号”是一艘外销的商船，装载的瓷器汇集了当时著名的景德镇的影青瓷、福建德化的印白瓷等四个窑系的瓷器。

其实，比瓷器更重要的就是沉船本身。这艘800年前的沉船，它造船工艺的精湛，不仅在当时的中国绝无仅有，而且在世界上也属罕见。“南海一号”长30.4米，宽9.8米，是迄今世界上发现的年代最早、船体最大、保存最完整的古代远洋贸易商船，对“南海一号”的研究，很可能成为研究“海上丝绸之路”的新起点。

专家们经过两年多的反复论证，经国家文物局批准，决定采用将“南海一号”沉船整体打捞出水的方案，这在世界水下考古史上尚属首次。

2007年6月“南海一号”打捞工作正式开始。12月21日进行试吊工作，试吊是整体打捞工作的重要部分，是对“华天龙”打捞船的吊环、钢索进行定位，为成功起吊做准备。22日，“华天龙”打捞船将“南海一号”吊出水面，平稳安全地放到半潜驳船上。7天后，装载“南海一号”的沉箱安全进入广东海上丝绸之路博物馆的水晶宫内，历时200多天的“南海一号”整体打捞工程终于画上了圆满的句号。

2009年8月18日试掘工作开始，经过近一个多月的发掘，出水了来自江西景德镇、福建德化等民间窑里的瓷器两百多件，现代科技终于让在水下沉睡近800年的“南海一号”揭开神秘面纱。