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要了解楼兰古城为什么引起了国际社会广泛的兴趣，就必须先从楼兰的考古历史谈起。
楼兰的考古发现以1949年为界分为两个时期：
清乾隆时期(18世纪中期)绘制完成的“嘉峪关到安吉延等处道理图”清楚地标示着“鲁普脑儿”（罗布淖尔，即罗布泊），新疆巡抚刘锦棠及其后任魏光涛在1890年前后也曾命部属探察、绘制了“敦煌县到罗布淖尔南境之图”。
此图现藏于故宫档案馆，上面不仅标明了自玉门关通往罗布泊的路线，而且在罗布泊西岸标示了一座古城址。而楼兰城，就在罗布泊的西岸。然而清朝政府并没有考古的观念，这就给了西方探险家难得的机遇。
直到1900年3月28日，瑞典探险家斯文·赫定在罗布沙漠中考察时雇佣的驴工兼向导，维吾尔族农民艾尔迪克因丢失工具，在寻找的途中，偶然在罗布泊西北岸发现一片古代遗址，斯文·赫定听说后，马上随艾尔迪克来到了遗迹处，发现这片古代遗迹地面上，散布着美丽的木雕、织物、钱币。
经过全面的准备，在1901年3月3日，斯文·赫定专程来到这片遗迹，进行了一个星期的发掘工作。经过整理分析，他根据出土文书中有楼兰字样，将此遗迹定为楼兰。
在19世纪末20世纪初这样一个冒险家辈出的考古时代，斯文·赫定因为楼兰而赢得了考古史上的一顶桂冠。
在此之前，1895年4月—5月间，斯文·赫定就曾带领队伍从西向东穿越塔克拉玛干沙漠。1899年，他又在瑞典国王及诺贝尔的资助下，在新疆进行了第二次考察探险。1899年12月－1900年2月，从东向西南穿越塔克拉玛干沙漠，这些都为他后来发现楼兰古城埋下了伏笔。
1900—1901年,英国探险家斯坦因第一次来到这一地区，发现了尼雅遗址、安迪尔遗址，进行了调查和发掘。
1906—1908年斯坦因第二次考古探险期间，除重新对尼雅、安迪尔遗址进行补充调查和发掘外，还在今若羌县城周围、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：在米兰发现宏伟的吐蕃戍堡和一系列佛教建筑遗址,并且对其中的吐蕃戍堡、一些佛教建筑遗址和烽燧进行了发掘。
1913—1916年,斯坦因第三次来到鄯善地区，除再次对尼雅遗址进行发掘外，还在若羌县城周围重新调查了上次发现的古城址，并且有许多新的发现。
事实上，斯坦因还曾于1930—1931年第四次来到新疆，目的明确是“大规模发掘并搜集新疆、甘肃之古物以充实哈佛大学的博物院”，由于受到当时觉醒的中国知识界和国民政府的坚决阻止，未能全面实施。
不过，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。
1905年美国的亨廷顿探险队也对此地进行探险和发掘，此后最有代表性的是日本的大谷光瑞、桔瑞超探险队。日本大谷探险队的桔瑞超于1909年3月首次到达楼兰古城及其附近遗址时,据称在遗址中发现了“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，根据李柏文书而发现了“海头”古城，并为研究后期楼兰带走了大量古文物。
我国科学家到楼兰考察，开始于1927年。当年随中瑞（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，出土了70多枚写有明确的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。
黄文弼就他在罗布泊地区的考古工作，发表了专著《罗布泊尔考古记》，楼兰地区的古代文明在中国学者的手中揭开了新的一页。
1958年，黄文弼在今若羌县城附近考察了且尔乞都克古城、孔路克阿坦遗址和一些可能是佛寺遗址的土台，然后在罗布泊南面地区的米兰遗址进行发掘。
世界考古学界关注楼兰古城，主要是因为这是一座在丝绸之路上扮演着重要角色的城市。由于其突然被时光封存，因此对这座城市的考察能为考古学家们带来当时中亚文明的更多信息。对人们了解中亚文明以及深入研究丝绸之路的历史有着重要的资料价值。当然对于一些别有用心的人来说，偷盗楼兰古城的文物也是一笔大生意。西方有的收藏家专注于关心中亚文明（因为中亚按照季羡林先生的说法是人类文明史上四大十字路口之一，有丰富的多元特征）。这些人的生意可不好做，不用楼兰古城的真东西卖不出去。
