楼兰遗址位于罗布泊（已干涸）西岸，北纬40°30′，东经89°50′处。系1900年斯文赫定科学考察队维吾尔族向导奥尔迪克所发现。因发现的文书中有读音为Krorain的文字,因而定名为楼兰。遗址略呈四方形，边长330米，用泥土、树枝、芦苇夯筑。有—西北—东南向古河道穿过,河道两侧为建筑遗址。城中偏北有一类似烽火台的高建筑,其西北5公里还有一烽火台。城中心河北岸建筑遗址疑系当时政治中心。此建筑对岸有被称为“三间房”的房屋，两侧有泥土与芦苇夯筑的土房。曾出土大量木简和文书，颇多军事语言，如骑兵、矛兵、弓手、兵车、战具、军令。近年新疆考古研究所亦发现屯田、士兵等军事语言。1910年日本人橘瑞超发掘时，获得“西域长史李柏”及“海头”等字样文书。根据文书纪年范围，多为公元250～330年。古城开始可能为楼兰都城，后成为屯田中心及军事据点，魏晋时曾作西域长史府驻地。以后由于塔里木河下游改道，失去水源而逐渐废弃，5世纪时已成废墟。