楼兰城位于罗布泊西北岸，周围是一片密集的雅丹地形，它的准确位置在东经89o55'22''，北纬40o29'55''。这是一座呈不规则方形的城市，四周城墙残缺不全。东面城墙长约333.5米，南面城墙为329米，西面和北面都是327米。城墙为夯筑，在间隔厚80厘米的夯土中夹压芦苇秆和红柳枝。这种筑墙的方式是典型的汉代筑墙形式，敦煌附近的汉长城亦即如此。

    楼兰城的南、北城墙的中段各有一个缺口，这是南北城门。在西城墙的中部也有一个缺口，缺口的两侧，还有两个突出的土台，可能也是城门及附属建筑，但由于风蚀严重，已无法判认其原来的面貌了。整个古城的面积约为10.824万平方米。

    楼兰城中，佛塔为最高的建筑物，现高度为10.4米，外形与古印度的佛塔"窣堵波"一样。古印度"窣堵波"由台、覆钵、平头、竿、伞五部分组成，是佛教徒供奉和安置佛舍利、经卷和法器的建筑。最初佛塔形制只为圆柱形冢，然后上面再垒土台，到印度阿育王时，才出现了覆钵式的塔顶，然后流行于各地。

    楼兰城中的佛塔，塔基方形，塔顶圆形，直径约6.3米，残高2.1米。塔身八角，用土坯夹木料垒砌，中用土夯实。塔身南侧，有土坯阶梯，宽约0.3米。塔身的栣木上，个别部位有雕刻纹饰。佛塔附近发现了木雕坐佛像，饰有莲花的铜长柄香炉。这种覆钵形塔，很明显是受佛教的影响。

    在佛塔的南面有一片大型的建筑遗址，地面上至今仍可见到许多错乱放置的粗大木料，有些木料长度达5.3米，宽约0.3米，厚约0.2米。木料都经过精细的加工，凿有整齐的榫孔。有的木柱在柱身上刻有流畅的旋形纹样，柱头也呈圆形，大概是栏杆上的柱子。斯文·赫定和斯坦因等人都在此找到过雕刻有各种精致花纹的装饰木板和木雕佛像。从出土的汉文简牍内容判断，此处为西域长史的官邸。