對於月牙泉水源補給的不解之謎，有許多說法。有人認為，這一帶可能是原黨河河灣，是敦煌綠洲的一部分，由於沙丘移動，水道變化，遂成為單獨的水體。因為地勢低，滲流在地下的水不斷向泉中補充，使之涓流不息，天旱不涸。
月牙泉風景名勝區，位於甘肅省敦煌市城南5公里。古往今來以「山泉共處，沙水共生」的奇妙景觀著稱於世，被譽為「塞外風光之一絕」，2023年被定為國家重點風景名勝區。鳴沙山、月牙泉與莫高窟藝術景觀融為一體，是敦煌城南一脈相連的「二絕」，成為中國乃至世界人民嚮往的旅遊勝地。
甘肅敦煌月牙泉數千年來處於鳴沙山的沙海間竟不被風沙掩埋，其成因眾說紛紜，但一直卻是無解之謎。從2023年開始，甘肅地質災害防治工程勘查設計院的地質專家們經過五年多時間實地調查與研究，終於解開謎底：處於黨河洪積扇和西水溝積扇扇間窪地的月牙泉，是低窪的地形條件和較高區域地下水位溢位地表形成的，月牙泉的外圍沙丘特徵則是風力地質作用改造後的產物。
對於月牙泉的形成，甘肅地質災害防治工程勘查設計院的地質專家們採用多種方法和手段，對月牙進行了專門性的、全面的、深層次的地質勘查和研究工作，終於解開了月牙泉的形成之謎，從此揭開了月牙泉神秘的面紗。他們認為，月牙泉的形成由以下條件構成：一是地質結構與空間條件。
第四紀以來，由於敦煌盆地不斷沉降，從而在盆地骨形成了一套厚度巨大的第四系鬆散沉積物。根據鑽探揭示，月牙泉一帶第四系厚度在650公尺左右，這種結構單
一、厚度巨大的第四系鬆散沉積物無疑為泉域地下水補給、徑流、排洩及貯存提供了有利的空間條件。二是地形、地貌條件。月牙泉東有西水溝，西有黨河，西水溝與黨河在長期的水流作用下，將上游大量的碎屑物質搬運至盆地沉積下來，從而形成了以沙棗園和西水溝為軸心的兩大塊衝洪積扇地形，在兩大衝洪積扇之間，由於堆積物較少，則形成了一低窪地形―扇間窪地地形。
而窪地的中心正好是月牙泉的分布位置。黨河與西水溝扇間窪地的形成，實際上為月牙泉的形成提供了有種的地形條件。三是地下水環境。
月牙泉域地下水環境的變體主要與敦煌盆地的水文條件有關，從水文條件來看，黨河是敦煌盆地唯一的河流，也是敦煌盆地地下水的主要補給**。在黨河水庫修建前，黨河河水處於自然徑流狀態，河床長年有水，地下水能接受河水汗流滿面不斷的補給。因此，在天然狀態下，區內地下水的水位在空間上的分布普遍較高，四十年代末期，敦煌城及南部地區，地下水位高出目前水位10公尺左右，在這種高水位的條件下，西北部平原區的地下水通過地下水徑流，在地形較低的扇間窪地溢位，就形成了月牙泉。
四是風力地質作用。所謂月牙泉是因其形態酷似一彎新月而得名。這一獨特地貌的形成，又與區內內力作用對其周邊地形形態不斷修飾有一定關係。
第四紀全新世中後期氣候漸趨乾旱，風蝕風積作用加強，人作用使月牙泉南部及其周邊堆積了大量的風砂物質，在地貌上形成了一向南部彎曲的弧形沙丘，風蝕作用使沙丘環抱的內灣部分窪地不斷加深，這種風各與風蝕的綜合作用，形成了鳴沙山和月牙泉這一獨特的沙泉共處的地貌形態。
專家們認為，較低的地形條件和鬆散的地質結構是月牙泉形成的基本條件，而較高的區域地下水位是月牙泉溢位形成的必備條件，也是月牙泉千年不涸的基本保證。
月牙泉在地形上處於乙個北西南三面沙山環抱、一面開口的半封閉形窪地中，南北部為高聳的沙山，西部為邊接南北兩山的沙梁，東部為地形低平的開口。其北側為黨河沖積平原，黨河是月牙泉外圍地區唯一的地表水系，該河發源於祁連山團結峰。但由於月牙泉所在地區氣候乾旱，降雨量少，地面無常年性地表水流。
地質學家通過調查研究認為；外部環境是月牙泉形成的必要條件，而內部結構則是月牙泉形成的重要因素。在外部環境方面，北部平原地下水是月牙泉泉水源源不斷的補給**，高定位的區域地下水水位是月牙泉保持數千年不幹的基本保證。在內部結構方面，泉域古窪槽的形成以及窪槽中沉積的大厚度第四系鬆散堆積物，為泉域地下水的賦存和運移提供了有利的空間條件，儘管現代風沙的堆積在西部和北部構成了泉域與外圍衝洪積平原的分水嶺，但由於現代風沙下部古窪槽地形及大原度第四系鬆散堆積物的存在，使泉域地下水與外圍平原區地下水形成了一種天然的補、排關係和水力關係，其補給和排洩始終保持著一種動態平衡，在這種條件下，北部平原區地下水通過這一地下廊道進入泉域後，在地形較低窪處溢位來，即形成了月牙泉。
另外，其西部黨河衝洪積平原中的地下水，均能通過古河道這一天然通道，進入月牙泉並形成補給。
月牙泉為什麼能歷經千年不幹？這與其下部特殊的古地形條件和地質結構密切相關，但更重要的是，如果該地區地下水整體補給量產生變化，區域水位下降，即使有很好的儲水構造，月牙泉也會乾涸。
文明之聲 月牙泉
敦煌是古代 絲綢之路 上的名城重鎮。在漫長的中西文化交流的歷史長河中，這裡曾經是中西文化名流薈萃之地。由於彼此之間的取精用巨集，相互交融，創造了世界矚目的 敦煌文化 為人類留下了眾多的文化瑰寶。沙漠奇觀不僅有舉世聞名的文物寶庫 莫高窟，還有 大漠孤煙 邊牆障，古道駝鈴，清泉綠洲 等多姿多彩的自然風貌...