月牙泉身处沙漠，它千年不干涸的，是因为：01.有党河的补给。02.有地下水的补给，加上植物锁住水分。03.独特的地理位置。
01.沙漠里的敦煌有一条生命之河叫做党河水。党河是中国内陆河疏勒河的支流，经过党河水库，最终流入到敦煌的绿洲地区。这条古河道在很久之前就存在，后来由于经过改造，被流沙掩盖住。最后流到地势比较低的这个地方，汇聚成河。形成的形状又呈月牙形，因此叫做月牙泉。
党河河水的补给才会让月牙泉的水不会枯竭，并且让月牙泉成了沙漠奇观。当然，党河的河水，最终也就消耗在了沙漠。
02.月牙泉的底部是非常松散的沙粒层，因此地下渗出的水能及时补给月牙泉。特别在它的南侧方向，断层上盘部分让地下水有效地流到月牙泉泉水里。平时除了靠地下水补给，偶尔的降雨也能通过特殊的环境把雨水有效储蓄下来。月牙泉的七星草和罗布红麻等中药，也能有效锁住水分。
03.月牙泉最早的时候，可能也是没有泉水的。照古书记载，月牙泉之前做“沙井”。人们渴而需要挖井取水，因此也少不了人力劳动的贡献。但是月牙泉本身的地质结构也起到了很大的作用。月牙泉本身低洼的地形，才能有效聚集各处的水，像个聚宝盆一样。深到有人来垂钓，还称：“池水极深，其底为沙，深陷不可测。”
当然现代的有段时期，月牙泉水位在急剧下降。敦煌市想了很多办法，用更多的低下水来补泉水，关闭机井、压减耕地，平时节水使用，有效拯救了月牙泉的名声。希望这些独特的美丽景观，不要随着人类的操作而消息。
月牙泉为什么能历经千年不干？这与其下部特殊的古地形条件和地质结构密切相关，但更重要的是，如果该地区地下水整体补给量产生变化，区域水位下降，即使有很好的储水构造，月牙泉也会干涸。
较低的地形条件和松散的地质结构是月牙泉形成的基本条件，而较高的区域地下水位是月牙泉溢出形成的必备条件，也是月牙泉千年不涸的基本保证。
月牙泉在地形上处于一个北西南三面沙山环抱、一面开口的半封闭形洼地中，南北部为高耸的沙山，西部为边接南北两山的沙梁，东部为地形低平的开口。其北侧为党河冲积平原，党河是月牙泉外围地区唯一的地表水系，该河发源于祁连山团结峰。但由于月牙泉所在地区气候干旱，降雨量少，地面无常年性地表水流。
地质学家通过调查研究认为；外部环境是月牙泉形成的必要条件，而内部结构则是月牙泉形成的重要因素。在外部环境方面，北部平原地下水是月牙泉泉水源源不断的补给来源，高定位的区域地下水水位是月牙泉保持数千年不干的基本保证。
在内部结构方面，泉域古洼槽的形成以及洼槽中沉积的大厚度第四系松散堆积物，为泉域地下水的赋存和运移提供了有利的空间条件，尽管现代风沙的堆积在西部和北部构成了泉域与外围冲洪积平原的分水岭，但由于现代风沙下部古洼槽地形及大原度第四系松散堆积物的存在，使泉域地下水与外围平原区地下水形成了一种天然的补、排关系和水力关系，其补给和排泄始终保持着一种动态平衡，在这种条件下，北部平原区地下水通过这一地下廊道进入泉域后，在地形较低洼处溢出来，即形成了月牙泉。
另外，其西部党河冲洪积平原中的地下水，均能通过古河道这一天然通道，进入月牙泉并形成补给。
月牙泉不干涸的原因是地势较低，靠地下水不断的补给。
月牙泉坐落于沙漠之中，长约100米，宽约25米，泉水最深处有5米。形状弯曲如新月一般，因为得名「月牙泉」自汉朝起就是敦煌八景之一，可以说是真正的沙漠奇观。祁连山的冰雪融水，持续补充着月牙泉一带的地下水层。而月牙泉因为地势较低，靠地下水不断的补给，才保证了千年不干涸。
月牙泉位于敦煌城向南5公里处，因其形状酷似一弯新月而得名。月牙泉水深3米左右，千百年来被山环绕而没有被掩埋，十分稀奇。1994年被定为国家重点名胜区，每年吸引数百万人前来鸣沙山月牙泉参观游览。
月牙泉泉池长13米，宽8米，深1.5米，以自然石驳岸，水中立有以纪念我国第一颗原子弹爆炸成功命名的蘑菇云石，水盛时可从3米高的石顶喷出，水花四溅，洒落泉池。池水沿曲溪，过石桥穿竹林，流入护城河。因月牙泉喷涌水位要求较高，所以月牙泉喷涌就标志着济南所有泉群全部喷涌。
曾经在古代丝绸之路盛极一时的敦煌，如今已是一片戈壁沙漠。但在这片沙漠中，有一口泉却保持千年不干涸，也没被风沙所掩埋。这就是被誉为沙漠第一泉的月牙泉。
