月牙泉

形成

对于月牙泉的形成曾有上升泉、断层泉、风成湖、裂隙泉、地下水溢出、古河道残留等说法，但由于缺乏资料和专门性研究，上述的泉水形成原因只是推断。
1997年开始，甘肃地质灾害防治工程勘查设计院地质专家经过五年多时间实地调查与研究，认为处于党河洪积扇和西水沟积扇扇间洼地的月牙泉，是低洼地形条件和较高区域地下水位溢出地表所形成的。党河是流经敦煌盆地的唯一河流，也是敦煌盆地地下水的主要补给源，在天然状态下，区内地下水的水位在空间上的分布普遍较高，在这种高水位的条件下，西北部平原区的地下水通过地下水径流，在地形较低的扇间洼地溢出，形成了月牙泉。

水位

根据1960年的数据，月牙泉平均水深是4至5米，最深处达7.5米，而在后来的40年里，月牙泉水位逐年下降。到了1990年代，月牙泉水面已经大面积萎缩，月牙泉目前的平均水深是0.9米，最深处仅为1.3米。为此，甘肃省地质环境监测院的专家们已为月牙泉设计了应急渗水方案。敦煌市实施的月牙泉应急治理工程2008年3月初部分投入使用。泉平均水位也由原一米左右上升三十厘米，并且上升持续。