En 1881 se descubrió la llamada cachette del Deir el-Bahari (DB320), una tumba-escondrijo que albergaba las momias de más de cincuenta reyes, reinas y miembros de la élite, procedentes de los hipogeos del Valle de los Reyes y allí ocultas a principios del III Periodo Intermedio para preservarlas del pillaje. En 1898 se localizó un segundo escondite real dentro de la tumba de Amenhotep II en el Valle de los Reyes (KV35).

La momia de Rameses II era una de las que se encontró en DB320, dentro de una ataúd antropomorfo de madera. Fue desenvuelta en 1886 por G. Maspero, en aquel momento director del Servicio de Antigüedades. El sudario exterior estaba decorado con la figura de la diosa Nut y llevaba una inscripción en la que el sumo sacerdote de Amón Pinedyem I explica cómo la momia tuvo que ser envuelta de nuevo y trasladada a la tumba de Seti I antes de llevarla al escondite definitivo.

En 1975 fue trasladada a París para ser estudiada y restaurada, pues habían aparecido gran cantidad de insectos necrófagos que la estaban deteriorando rápidamente.

Las técnicas de momificación utilizadas en la momia de Rameses II fueron minuciosas y lo mismo puede decirse de la de su padre Seti I. El trabajo sobre el cadáver había logrado una desecación total del mismo. Fragmentos de lino rellenaban el cuerpo para darle un aspecto más humano. Sus brazos están cruzados sobre el pecho y las manos cerradas en la posición adecuada para sostener los emblemas reales. La cabeza había recibido un trato especial: el examen radiológico reveló que los embalsamadores habían colocado un huesecillo de animal en el orificio de la nariz para que la colocación de los sucesivos vendajes no la deformara.

El examen microscópico de las partículas de arena encontradas en el cadáver parece indicar que el rey fue embalsamado en algún lugar del Bajo Egipto pero no cerca del Nilo, puesto que no hay restos de plantas acuáticas.

No podemos conocer nada de la fase del vendado porque la momia no fue desenvuelta con el debido cuidado. Por ello, mucha información sobre esta fase del ritual se ha perdido como ha ocurrido con la mayoría de las momias reales.