關於樓蘭古城廢棄原因，一直是中外學者探討的科學問題。總的來說，樓蘭古城的廢棄，可能有多種原因。既有自然原因，也有人為原因。就自然原因而言，樓蘭所在的塔裏木盆地東端，地處內陸的荒漠地區，降雨極少，氣候極為幹旱，自然條件極為嚴酷，生態環境極為脆弱。在荒漠地區，沒有水就沒有生命。這裏又多大風，每年春季，有連續數十天的大風天氣，吹揚著彌天蓋地的沙塵。塔裏木河水的滋潤灌溉，是古樓蘭綠洲和古樓蘭城生存的必不可少的條件。但塔裏木河是一條流量極不穩定的河流。它既有洪水的年份，也有枯水的年份，造成這裏的水資源極不穩定。因此，這裏經濟與社會發展潛伏著諸多不利因素。隨著經濟與社會的發展，上中遊地區對水資源需求不斷增加，水資源的空間分配發生變化。
公元4世紀期間，全球氣候出現變冷的波動，導致塔裏木河來水的波動和河道的變化。這些因素給古樓蘭帶來生態災難。由於當時社會生產力低下，缺少抵禦自然界不利變化的能力，缺少強有力措施保證水資源的穩定來源。在樓蘭古城出土的漢代木簡中，已有記載表明出現灌溉用水的不足。可以想像，在這種情況下，需要塔裏木河水滋潤的天然植被，受到水資源匱乏的影響，逐漸死去，而樓蘭綠洲和樓蘭古城缺少天然植被的保護，土地逐漸沙漠化，最後人們不得已舍此而去。近年來，由於塔裏木河來水的逐漸減少，下遊大片的天然胡楊林植被在枯死，土地沙漠化，嚴重威脅了從庫爾勒到青海的公路以及一些農場的生存。樓蘭古城的廢棄告訴我們，雖然其所在區位很優越，但在生態環境極為嚴酷的自然條件下，對水資源缺乏強有力的管理，對生態環境缺少有力的保護措施，那麼，經濟和社會將不會有持續地發展，人類創造的物質文明，有可能毀於一旦。因此，在西北地區今後的發展中，加強對水資源的管理，合理進行水資源的空間分配，保護生態環境，是經濟和社會可持續發展的基本保障。