真正使楼兰进入国内外学术界视野，是在二十世纪帷幕初揭的1901年。这一年，瑞典地理学家斯文?赫定发现了楼兰古城废墟，并在楼兰古城内发现了20多件记有“楼兰”字样的汉文、佉卢文木简及纸质文书。1906年12月，A.斯坦因在充分准备之下，进入罗布淖尔荒原及楼兰古城。他雇用数十名农工，在楼兰挖掘了十一天，获取大量文物。继后又在米兰佛寺中发现、挖掘及带走了有翼天使画像。
关于楼兰古城最重要的两个因素，一是水源，一是交通。楼兰古城所在，主要补给源是孔雀河。青铜时代即已满溢生命活力的孔雀河绿洲，公元前2世纪，成为沟通亚欧交通路线上的枢纽，其中心城市楼兰，举止动静，都会使西域大地、河西走廊受到影响。这里虽是雅丹丛集，戈壁、沙漠纵横，交通相当困难的一片土地，却随时随处，都能感受到东方长安、西部贵霜、西南亚波斯的政治、经济、文化信息，感受到它们点点变化投射下的影响。而到公元4世纪30年代以后，楼兰却突然从人们的视野中淡出，更慢慢化为荒漠、废墟，成为今天没有生命气息的死域。而与楼兰的消失、死灭相呼应，傍楼兰而居、曾烟波浩渺的罗布淖尔湖，也成了今天一望无际的盐漠、盐滩。
由于楼兰城内出土大量汉文简牍，均止于公元4世纪30年代。一般都同意作为西域政治中心——楼兰绿洲城邦的陨落，就应该发生在这一时段之中。
据史料记载：公元4世纪初，晋朝统治趋于崩毁。中原大乱，士民西走，日月相继。统治河西走廊有年的张氏家族军政势力膨胀。公元314年，晋封张实为“都督凉州诸军事、凉州刺史、领护羌校尉、西平公”，西域诸国悉在其统治之下。公元323年，更受封为“凉王”“西域大都护”。公元324年，前凉王张骏击败赵贞。公元327年，前凉在吐鲁番地区设置高昌郡。公元335年，张骏派军击降焉耆，焉耆、车师前部、于阗、鄯善都入贡于前凉。河西、西域悉入前凉版图。公元4世纪30年代，当地的形势如是剧烈变化，直接影响之一，是自河西走廊进入西域的交通线路发生了相当大的改变。
为了拓展丝路贸易，当时前凉的抉择是变易交通路线，开拓自高昌入焉耆的新途。因此，在平定赵贞后，立即在吐鲁番绿洲内设高昌郡，军政重心移置高昌后，原踞楼兰的西域长史府自然撤守。河西走廊过楼兰入塔里木盆地的路线，转移成经过高昌西行。楼兰在丝路上曾经的重要政治、经济地位，自此不复存在。从这个角度来说，楼兰之兴、衰，其核心因素是在其丝绸之路中地位的起与落。楼兰名城，成、兴在交通，衰、废也在交通。
而随着楼兰在这一时期的逐渐沉落，高昌的中心地位冉冉升起。后来的高昌王国、隋唐时期盛极一时的西州文明，都是与此有密切关联的。