据西北师大敦煌所李并成研究员考证推测，可能是赵破奴从令居向西进军两千里，于汉元鼎六年（前11年），乃调集张掖、酒泉郡人力修筑敦煌城这一西陲要塞，并筑有敦煌绿州外围的土河、塞城以及马圈口堰水利枢纽。

敦煌故城现仅存南、北、西三面断续残垣。东面已被水冲坍陷无余，在党河西岸河床上可找到部分基址。据残垣遗迹推测，故城范围南北长1132米，东西宽718米。就地取土，层层夯筑，夯层厚12厘米，垣基宽6～8米，残高4米许。四角筑高大的角墩，今仍存高16米许，高出城墙一倍，下部夯筑，上部多土坯垒砌。西墙正中残留门洞一座，当属西域无疑。

该城为汉代故城，经历了两次加固维修。城内西北一隅今被用作油库，其余均辟为农田，地表无遗物可觅。

为汉敦煌郡治，位于党河中下游绿洲腹地。唐立沙州、元置沙州路、明设沙州卫，其城址一脉相沿，未曾他迁。