一种观点认为楼兰亡于全球气候的变化。大约从一万年前起,地球环境经历了三个大的阶段性变化,距今10000年至8000年为升温期,距今约8000年至3000年为高温期(气候适宜期),距今3000年至今为降温期。三大阶段性变化决定了人类的活动范围与方式,楼兰古城的消亡大约在公元前后至四世纪,这时正是旱化加剧的时期。在这一旱化过程中,不仅是楼兰古城消亡,而且由于沙漠扩大,先后发生了尼雅、米兰城、喀拉墩、可汗城、统万城、尼壤城等国家和城市的消亡。楼兰古城地处亚欧大陆腹地,处在干旱内陆,在地球气候出现旱化的大背景下,消亡不可避免。
一种观点认为楼兰亡于青藏高原的隆起。在距今7到8万年前,青藏高原快速隆升,这对亚欧大陆中部地区的气候产生了决定性的影响,太平洋和印度洋的暖湿气流再也无法到达这里,整个中亚地区都出现了干旱和沙漠化、戈壁化趋势。水源和树木是荒原上绿洲能够存活的关键,楼兰古城建立在水系发达的孔雀河下游三角洲,在这期间,人类活动的加剧以及水系的变化,使原本脆弱的生态环境进一步恶化。楼兰曾颁布过迄今为止发现的世界上最早的环境保护法律,但水源依然迅速萎缩终至最后消亡,城市也就无法存续下去。
一种观点认为楼兰亡于战争。公元五世纪后,楼兰王国开始衰弱,北方强国入侵,楼兰城破,后被遗弃。
一种观点认为楼兰消失与丝绸之路北道的开辟有关。楼兰兴起的一个重要原因,在于早期古丝绸之路从这里经过。后来,经过哈密、吐鲁番的丝绸之路北道开通后,经过楼兰的丝绸之路沙漠通道被废弃,楼兰也随之失去了往日的光辉。