1900年，瑞典探险家斯文·赫定在沙漠中找到了消失近两千年的楼兰古城，一时间，举世震惊。赫定发掘了扜泥城内13个点，获取大批汉魏和罗马古钱币、具有中亚希腊化风格的建筑木雕、两枚木简，大量魏晋木简，精美的中原丝织品等150余件。

1906年和1914年，英国考古学家斯坦因两次到楼兰进行大规模的考古，将楼兰遗址逐个编号，初次揭开楼兰古文明全貌。并发掘出两具楼兰男性头骨。

1908年和1910年，日本大谷光瑞考察队橘瑞超两次到楼兰考察，考察队中没有一名考古专业人士，经过破坏性发掘后，发现“李柏文书”。

1927年，斯文·赫定组织中瑞西北考察团再次光顾楼兰，发掘出一具女性木乃伊，因其衣着华贵，被称为“楼兰女王”。考察团中方考古学家黄文弼因孔雀河水挡道，未能到达楼兰。

1934年，中国学者陈宗器随中国西北科学考察团考察楼兰古城。

1934年夏天，瑞典考古学家贝格曼考察楼兰，找到一具被认为是“世界上保存最完好的木乃伊”，并发现了最靠西的汉代烽火台。

1964年10月16日，中国第一颗原子弹在罗布泊爆炸成功，楼兰成为军事禁区。

1979年，借中日合拍《丝绸之路》的机缘，中国考古学家乘直升机第一次到达楼兰，中国学者在楼兰被发现半个多世纪后，才实现到楼兰考古的梦想。

1979年12月22日，新疆考古学家王炳华带领的考古队发现古墓沟墓地。这次发现具有划时代的意义，将楼兰文明推至3800年前的青铜时代。

1980年，新疆女考古学家穆舜英发现一具保存完好的女性干尸，被称为“楼兰美女”。

1980年至1988年，新疆文物考古研究所对楼兰地区古遗址进行了大规模普查，发现许多新石器遗存。

1995年，新疆文物考古研究所组织对位于楼兰西北的营盘古墓进行发掘，出土采集文物400件，并出土完好男尸一具。

1998年，新疆文物考古研究所在古楼兰的一处墓葬中，发现了两具时代不同、人种不同的干尸，一具是六个月大小的婴孩，一具是男性老者。

2003年，新疆探险家赵子允先生率队进楼兰，发现了楼兰彩棺和精美的墓中壁画，震惊了全国。经随后赶到的考古专家鉴定，此处是一个重要遗址，墓主人身份很高，但是否是楼兰王陵还很难判定。