月牙泉座落於敦煌南部大約6公裡，是一個四周被沙漠環繞的淡水泉，因外形酷似月牙而得名。這個古老的綠洲已經存在了2000年之久，一度因為當地不斷加速的沙漠化快速萎縮，面臨消失威脅，直至政府進行補水，才得以挽救。
月牙泉1960年的平均深度大約在5米左右。進入上世紀90年代初期，平均深度因地下水位的戲劇性下降已經不到1米。2006年，當地政府決定采取補水措施，拯救這個綠洲。月牙泉的深度自此不斷回升。
月牙泉從東至西的長度為218米，從北至南的寬度為54米，內有純淨的泉水。月牙泉附近是一座傳統寶塔式建築，街道兩旁是一個個銷售紀念品的攤位。這個綠洲是一個著名旅游勝地，吸引著四面八方的游客。他們會在導游的帶領下騎著駱駝前往月牙泉，一路上可欣賞到壯美的沙丘景像。
處在沙漠中的月牙泉之所以能夠幸存至今據信應歸功於較低的海拔高度，所處位置也能防止周圍的黃沙進入湖內。敦煌被高山環繞，氣候干旱，夏季酷熱，冬季寒冷。
當地的降雨很少，落地後迅速蒸發，也因此形成異常壯觀的沙漠地貌。政府正采取一系列措施遏制沙漠化，包括打造森林“綠牆”，遏制沙漠擴張。