楼兰古城四周的墙垣，多处已经坍塌，只剩下断断续续的墙垣孤伶伶地站立着。城区呈正方形，面积约十万平方米。楼兰遗址全景旷古凝重，城内破败的建筑遗迹了无生机，显得格外苍凉、悲壮。
俯瞰楼兰古城，城中东北角有一座烽燧，虽然经过历代不同时期的补修，但依然从它身上可以看出最早汉代建筑的风格。 烽燧的西南是“三间房”遗址。这座100平方米的房屋，建筑在一块高台上，三间房 正中的一间要比东西两间显得宽大。20世纪初，斯文.赫定曾在东面一间房内发掘出大量的文书简。从三 间房西厢房残存的大木框架推测，这里昔日曾是城中屯田官署所在地。继续向西，是一处大宅院。院内， 南北各有三间横向排列的房屋。在古城，这座院落建筑也是比较排场的。相形之下，大宅院南面的房舍多数是单间，矮小、散杂而破败不堪。如果根据出土文书推测三间房毗邻的框架结构房屋是楼兰古城的官署 遗迹。
楼兰古城曾经是人们生息繁衍的乐园。它身边有烟波浩淼的罗布泊，它门前环绕着清澈的河流，人们在碧波上泛舟捕鱼，在茂密的胡杨林里狩猎，人们沐浴着大自然的恩赐。据《水经注》记载，东汉以后， 由于当时塔里木河中游的注滨河改道，导致楼兰严重缺水。敦煌的索勒率兵1000人来到楼兰，又召集鄯善 、焉耆、龟兹三国兵士3000人，不分昼夜横断注滨河，引水进入楼兰，缓解了楼兰缺水困境。但在此之后 ，尽管楼兰人为疏浚河道作出了最大限度的努力和尝试，但楼兰古城最终还是因断水而废弃了。
1900年3月，瑞典探险家斯文·赫定沿塔里木河向东，到达孔雀河下游，想寻找行踪不定的罗布泊。3月27日，探险队到达了一个土岗。这时，糟糕的事情发生了，斯文·赫定发现他们带来的水泄漏了许多。 在干旱的沙漠中，没有水就等于死亡。他们于是去寻找水源，令人难以置信的一幕发生了，一座古城出现 在他们的眼前：有城墙，有街道，有房屋，甚至还有烽火台。
斯文·赫定在这里发掘了大量文物，包括钱币、丝织品、粮食、陶器、36张写有汉字的纸片、120片竹简和几支毛笔……
斯文·赫定回国后，把文物交给德国的希姆莱鉴定。经鉴定，这座古城是赫赫有名的古国楼兰，整个世界震惊了，随后，许多国家的探险队随之而来…… 经历史学家和文物学家长期不懈的努力，楼兰古国 神秘的面纱被撩开了一角。
1979年，新疆考古研究所组织了楼兰考古队，开始对楼兰古城古道进行调查、考察。在通向楼兰道路的孔雀河下游，考古队发现了大批的古墓。其中几座墓葬外表奇特而壮观：围绕墓穴是一层套一层共七层 由细而粗的圆木，圈外又有呈放射状四面展开的列木。整个外形像一个大太阳，不由得让人产生各种神秘 的联想。它的含义究竟如何，目前还是一个未解之谜。
说法一：楼兰消失于战争。公元五世纪后，楼兰王国开始衰弱，北方强国入侵，楼兰城破，后被遗弃 。
说法二：楼兰衰败于干旱、缺水，生态恶化，上游河水被截断后改道，人们不得不离开楼兰。楼兰曾颁布过迄今为止发现的世界上最早的环境保护法律。
说法三： 楼兰的消失与罗布泊的南北游移有关。 斯文·赫定认为，罗布泊南北游移的周期是1500年左右。3000多年前有一支欧洲人种部落生活在楼兰地区，1500多年前楼兰再次进入繁荣时代，这都和罗布 泊游移有直接关系。
说法四：楼兰消失与丝绸之路北道的开辟有关。经过哈密（伊吾）、吐鲁番的丝绸之路北道开通后，经过楼兰的丝绸之路沙漠古道被废弃，楼兰也随之失去了往日的光辉。
说法五：楼兰被瘟疫疾病毁灭。一场从外地传来的瘟疫，夺去了楼兰城内十之八九居民的生命，侥幸存活的人纷纷逃离楼兰，远避他乡。
说法六：楼兰被生物入侵打败。一种从两河流域传入的蝼蛄昆虫，在楼兰没有天敌，生活在土中，能以楼兰地区的白膏泥土为生，成群结队地进入居民屋中，人们无法消灭它们，只得弃城而去。