據西北師大敦煌所李并成研究員考證推測，可能是趙破奴從令居向西進軍兩千里，于漢元鼎六年（前11年），乃調集張掖、酒泉郡人力修筑敦煌城這一西陲要塞，并筑有敦煌綠州外圍的土河、塞城以及馬圈口堰水利樞紐。

敦煌故城現僅存南、北、西三面斷續殘垣。東面已被水沖坍陷無余，在黨河西岸河床上可找到部分基址。據殘垣遺跡推測，故城范圍南北長1132米，東西寬718米。就地取土，層層夯筑，夯層厚12厘米，垣基寬6～8米，殘高4米許。四角筑高大的角墩，今仍存高16米許，高出城墻一倍，下部夯筑，上部多土坯壘砌。西墻正中殘留門洞一座，當屬西域無疑。

該城為漢代故城，經歷了兩次加固維修。城內西北一隅今被用作油庫，其余均辟為農田，地表無遺物可覓。

為漢敦煌郡治，位于黨河中下游綠洲腹地。唐立沙州、元置沙州路、明設沙州衛，其城址一脈相沿，未曾他遷。