据《史记·大宛列传》和《汉书·西域传》记载，早在2世纪以前，楼兰就是西域一个著名的“城廓之国”。它东通敦煌，西北到焉耆、尉犁，西南到若羌、且末。古代“丝绸之路”的南、北两道从楼兰分道。中国魏晋及前凉时期西域长史治所。位于新疆罗布泊西北。因遗址中出土的汉文文书上，用“楼兰”佉卢文对音为“库罗来那”称呼该城而得名。20世纪初，英国人斯坦因等曾多次来此盗掘。50年代后，中国学者进行了调查和发掘。
楼兰属西域三十六国之一，与敦煌邻接，公元前后与汉朝关系密切。古代楼兰的记载以《汉书·西域传》、法显还有玄奘的记录为基础。《汉书·西域传》记载：“鄯善国，本名楼兰，王治扦泥城，去阳关千六百里，去长安六千一百里。户千五百七十，口四万四千一百。”法显谓：“其地崎岖薄瘠。俗人衣服粗与汉地同，但以毯褐为异。其国王奉法。可有四千余僧，悉小乘学。”玄奘三藏在其旅行末尾作了极其简单的记述：“从此东北行千余里，至纳缚波故国，即楼兰地也。”汉时的楼兰国，有时成为匈奴的耳目，有时归附于汉，玩弄着两面派的政策，介于汉和匈奴两大势力之间，巧妙地维持着其政治生命。由于楼兰地处汉与西域诸国交通要冲，汉不能越过这一地区打匈奴，匈奴不假借楼兰的力量也不能威胁汉王朝，汉和匈奴对楼兰都尽力实行怀柔政策。
汉武帝派博望侯张骞出使大月氏，缔结攻守同盟失败。此后派遣大军讨伐远方的大宛国，又多次派遣使者出使西域诸国。这些使者通过楼兰的时候，楼兰由于不堪沉重的负担，以至杀戮使者。汉武帝终于派兵讨伐楼兰，结果作为降服的证据楼兰王子被送至汉王朝作人质。楼兰同时也向匈奴送去一个王子，表示在匈奴、汉之间严守中立。此后，汉远征军攻打匈奴一个属国时，楼兰王通匈奴，在国内屯驻匈奴的伏兵，激怒了汉朝廷。汉武帝再次派兵讨伐楼兰，直逼首府扦泥城，楼兰王大恐，立刻打开城门谢罪，武帝要其监视匈奴的动静。
公元前92年楼兰王死去，招在汉朝作人质的王子回去继位，王子非常悲痛，不愿轻易回国，由其弟继承了王位。新王时间不长死去，匈奴趁这个机会以昔日在自己国家作人质的前国王的长子继承了王位，汉武帝听到这个消息后大吃一惊，迅速派使者前往劝诱新立国王至汉朝廷，欲扣作人质，未能成功。此后二三年间，汉与匈奴没有发生重大事件，表面上非常安定。楼兰国境接近玉门关，汉使者经常通过这个关门前往西域诸国，要经过楼兰境内名为白龙堆的沙漠，沙漠中经常有风，将流沙卷入空中形状如龙，迷失行人，汉朝不断命令楼兰王国提供向导和饮用水，因汉使屡次虐待向导，楼兰拒绝服从其命令，两者之间关系恶化。汉武帝最终派刺客暗杀了新国王。为在汉朝廷作人质的王子婚配一位美姬送回楼兰继承王位。但是国王战战兢兢害怕遭遇暗杀。汉武帝在保护国王的名义下派部队驻屯楼兰境内，从而为讨伐匈奴和西域诸国获得了主动权。以上是汉武帝时与楼兰的关系，此后汉王朝势力衰弱，楼兰再次背叛.