第五、如前文所述，公元4世纪左右，鄯善被北魏灭国，楼兰古国在当时是被人为拆毁废弃的。
由于罗布泊区域常年吹东北风，现在的楼兰古城，已被风蚀得仅剩下部分断断续续的墙体，并且四周的墙垣已经坍塌。
关于楼兰古国的考古和探险，近一百多年以来，世界各国可谓络绎不绝、从未停止。
最早发现楼兰遗址的是瑞典探险家斯文·赫定。在1900年3月，赫定探险队沿着干枯的孔雀河左河床来到罗布泊荒漠，在穿越一处沙漠时发现他们的铁铲不慎遗失在前一天晚上的宿营地中，赫定就让他的助手回去寻找，助手找回铁铲的同时，还拣回几件木雕残片。赫定看到残片很激动，便决定发掘这座废墟。他们那在1901年3月开始挖掘，发现了一座佛塔和三个殿堂，还有带希腊艺术文化的木雕建筑构件、五铢钱、一封佉卢文书信等大批文物。随后他们又在这片废墟的东南部发现了许多烽火台，一直延续到罗布泊西岸的一座被风沙掩埋的古城,这正是楼兰古城。而斯文·赫定因为这个重大发现赢得了考古史上的一顶桂冠。
说到斯文·赫定，他非常热衷于在中国探险。1895年4月到5月，他曾带队从西向东穿越塔克拉玛干沙漠。1899年，他在瑞典国王及诺贝尔的资助下，在新疆进行了第二次探险，于1899年12月到1900年2月，从东向西南穿越塔克拉玛干沙漠，这些当然也为他后来发现楼兰古城做了良好的铺垫。
在中国考察时的斯文·赫定
楼兰佛寺废墟出土希腊化艺术风格的木雕残片
1900到1931年期间，英国探险家斯坦因先后四次来考察挖掘楼兰古国。第一次发现了尼雅遗址、安迪尔遗址等。第二次除重新对尼雅、安迪尔遗址进行补充调查和发掘外，还在若羌县城周围、米兰和楼兰地区获得重大考古发现：在若羌绿洲中心发现一处长方形古城遗址，在米兰发现了宏伟的吐蕃戍堡和一系列佛教建筑遗址，并对其中的吐蕃戍堡和一些佛教建筑遗址、烽燧进行了发掘。
在1913到1916年, 是斯坦因的第三次考察，并且有许多新的发现。在1930到1931年间，他第四次来到新疆，目的是“大规模发掘、搜集新疆、甘肃的古物用来充实哈佛大学的博物院”，但当时受到了觉醒的中国知识界和国民政府的坚决阻止，未能全面实现。但他还是通过行贿、要挟和抵赖等手段在于阗、尼雅、安迪尔、若羌等地进行了考察和挖掘，获得百余件古物，包括汉文、佉卢文文书和于阗语写本，其中最重要的是在尼雅遗址获得的汉文和佉卢文文书。
斯坦因与他的考察队在塔里木盆地
1905年，美国的亨廷顿探险队来到了楼兰遗址进行探险发掘。
1909年，日本的大谷光瑞、桔瑞超探险队抵达楼兰遗址进行探险发掘，发现了“李柏文书”。（“李柏文书”是当年任西晋西域长史的李柏给焉耆王的信件），后来又根据李柏文书发现了“海头”古城，并为研究后期楼兰带走了大量古文物。
1927年，我国科学家开始考察楼兰遗址。当年曾随中瑞（典）西北科学考察团来楼兰的著名考古学家黄文弼和地理学家陈宗器，曾先后数次到达罗布泊北岸考察，发掘遗址，发现了70多枚写有明确西汉纪年的汉文木简，发掘了汉代烽燧遗址，还出土了相当数量的铜器、铁器、漆器、木器和骨、石、陶器，以及丝、麻织品残片。黄文弼就此还发表了专著《罗布泊尔考古记》，这让中国学界在楼兰地区古文明的发掘中有了崭新的开端。
