經過2個月挖掘，新疆文物考古研究所在羅布泊地區發現了東漢至魏晉時期的古城，根據古城及周圍墓葬遺物、古城建筑風格、古城地理方位等推測，該古城應為樓蘭國的都城樓蘭城，附近還有數座墓葬分布。初步清理發掘出木盤、銅鏡、木梳、紡織品等遺物。

據新疆文物考古研究所副研究館員胡興軍介紹，古城修筑于黃土臺地上，由于羅布泊區域盛行東北季風，古城僅存西南至東北的部分墻體，斷斷續續連接成半圓形，墻體寬2.2至2.7公尺，殘存最高2.5公尺。根據殘存墻體復原，該古城呈圓形，直徑為300公尺左右。對古城遺址頂部殘留的紅柳枝、蘆葦等進行碳十四測定表明，該古城墻體的年代為東漢后期至魏晉前期。

這座古城西邊距離古墓溝墓地27公里，東南距離瑞典探險家斯文赫定于1900年發現的樓蘭古城約57.5公里。考古人員在古城內及周邊地表發現陶片、銅箭鏃、銅手鐲、銅扣、銅環、環首鐵刀絞胎玻璃珠等遺物，以漢晉時期為主。

考古人員對古城附近的3座墓葬進行挖掘，編號為M1的墓葬為帶墓道的豎穴土坑墓，墓道位于豎穴南側，整體呈甲字形，墓地已被盜掘，人骨散落在墓室內外，估計有6具人骨，在填土中清理出銅鏡殘片、銀耳環、碳精珠、馬蹄形木梳、木箭桿、織錦殘片等遺物。編號為M3的墓室內人骨散亂，至少有30具個體。

胡興軍介紹，M1、M3中出土織錦殘片顯示，墓葬形制規格較高，非一般平民所能擁有，墓地可能是樓蘭國早期貴族墓葬；出土器物多角弓、羊頭等，顯示出西域諸國時期引弓之民的特征。胡興軍表示，目前，學術界普遍認為，西域土著諸國建立的城池都應為圓形，而該古城無論形制、構筑方式，還是地表遺物、周圍墓葬材料等，都符合西漢時期的樓蘭城特點。胡興軍說，《水經注》記載，樓蘭國都城位于北河北岸，北河即為孔雀河。他推測，咸水泉古城應為樓蘭國都城樓蘭城，斯文赫定發現的樓蘭古城，應該是樓蘭國更名為鄯善國后遷都所建的扜泥城。