公元6世纪,亚洲中部的气候正朝着越来越干旱的方向发展。在楼兰繁荣时期,那里的降水量足以供给农作物正常生长。
后来气候开始干旱，降水量减少,风沙灾害频繁，农作物颗粒无收，楼兰居民只好离乡背井，向别处搬迁了。不久风沙就淹没了古城，断绝了人烟。
楼兰消失的原因有战争说、气候变迁说、冰川说、沙漠风暴说等多种。
据报道，3000年前，罗布泊湖水面积曾为12000平方公里。古孔雀河水量丰富。科学家们测量了这个高原，发现它比现在干旱的罗布泊湖底高出近30米，比现在的孔克河流域高出10多米。中国科学院罗布泊科学钻探考察队发现，楼兰的消失与气候变化密切相关。
因此，专家认为楼兰的消亡与气候变化密切相关，或者说是主要原因之一。其他变化，如战争、改道以及政治、经济和社会结构的其他变化，只是楼兰失踪的一个次要原因。
楼兰人过度的采伐使自然环境遭到严重的破坏，致使水土流失淤积河道、湖泊，河床抬高、湖深淤浅。而楼兰古城建在高地平台上部，城外被水环绕。
楼兰城的毁灭可能是当时某一段时期里罗布泊抬升湖水，导致水位上涨，向西蔓延楼兰城，同时楼兰城及周边地壳下沉，孔雀河与塔里木河等河流下游注入到楼兰城致使楼兰古城毁灭。
