To zdziwienie ludzi brało się stąd, iż piękny nagrobek króla uważano przez wieki jedynie za pomnik władcy, myślano że jego szczątki pochowano gdzieś pod podłogą katedry. Gotycki nagrobek wykonano w XIV (prace zlecił Ludwik Węgierski), to jedyny w Europie egzemplarz zachowany w stanie pierwotnym.
W XIX wieku był on w bardzo złym stanie i stało się jasne, że trzeba jak najszybciej dokonać prac renowacyjnych. Rozpoczęto je 13 maja 1868 roku, by w ten sposób uhonorować mającą nadejść 500-letnią rocznicę Statutów Wiślickich. Prace finansowano ze składek społecznych, a kierowała nimi komisja z wiceprezesem Oddziału Archeologii i Sztuk Pięknych Towarzystwa Naukowego Krakowskiego Józefem Łepkowskim na czele. Pomagali jej krakowscy artyści-rzeźbiarze. Najpierw zdjęto boczne płyty marmurowe okrywające płyty z piaskowca. „Konserwator budowli pomnikowych” Paweł Popiel i kamieniarz Fabian Hochstim chcąc sprawdzić, czy nie uległy one uszkodzeniu, wykuli w nich otwór, a kiedy oświetlili wnętrze ujrzeli szczątki ludzkie i resztki trumny.Odkrycie było tak zaskakujące, że zdecydowano się zamurować dziurę i zwołać odpowiedni organ, w obecności którego dokonana się uroczystego otwarcia. W skład komisji weszli: kustosz katedralny ks. Sylwester Grzybowski, uczestnicy komisji restauratorskiej: Paweł Popiel, Teofil Żebrowski, Jan Matejko, Józef Łepkowski i zatrudnieni przy odnawianiu kamieniarze. Znów wybito dziurę, a scenę tę zanotował malarsko Jan Matejko – oto resztki drewnianej trumny, cztery żelazne pręty na których spoczywała, szczątki Kazimierza Wielkiego, zbutwiałe pozostałości po ubiorze władcy i korona ciągle tkwiąca na jego czaszce.
Profesorowie UJ archeolog Józef Łepkowski, fizjolog Józef Majer i anatom Antoni Kozubowski wyjęli kości i zbadali je, notując m.in. „zachowała się głowa króla wraz ze szczęką górną i dolną oraz wszystkimi zębami. Brakuje jednego żebra, trzech kręgów i niektórych kości śródręcza i palców. Na lewej kości goleniowej dostrzeżono ślady złamania”. To ostatnie zdanie potwierdzało przekaz o wypadku na polowaniu, który doprowadził do śmierci króla.
Kraków postanowił pochować raz jeszcze wielkiego władcę Polski. Szczątki i insygnia włożono do nowej miedzianej trumny, do metalowego pudełka schowano pierścień, guziki i blaszki zdobiące niegdyś szatę monarchy, a w kolejnej skrzynce umieszczono pozostałości pierwszej trumny, kawałki żelaznych prętów oraz gwoździe. Pogrzeb odbył się 8 czerwca 1869 roku. Tłumy towarzyszyły władcy w ostatniej drodze, zjechali ludzie z wielu miast, gmin i powiatów Galicji, byli i chłopi, i Żydzi, rzemieślnicy, członkowie stowarzyszeń, instytucji, profesorowie Uniwersytetów Jagiellońskiego i Lwowskiego, posłowie. Z zaboru pruskiego przyjechali posłowie wielkopolscy. Władze carskie zakazały udziału swoim poddanym w tym pogrzebie, wiedząc że przeistoczy on się w wielką patriotyczną manifestację. I nie myliły się – uczestnicy szli w strojach polskich, żałobnych. Tysiące Polaków szło w całkowitej ciszy przez dawną stolicę Rzeczypospolitej, a dzwony biły jak na trwogę…
