一年四季都是刮東風或者西風，風向與鳴沙山走向相同，所以月牙形沙丘旁邊的沙子是沿著山脊和坡面向上爬行，就是風力再大，沙子也不會到湖水中，即使刮東北風，風沿著喇叭口吹入山谷，由於地形的關係，在這裡急劇變化的情況下，使風受阻，形成旋風，從而將沙子攜帶上山。

月牙泉一側是鳴沙山（沙漠），另一側是敦煌市區（自古就是綠洲），綠洲水源來自祁連山融雪（黨河）；常年刮西北風（市區刮向鳴沙山），將山上滑下來的沙子又都吹上去了，上風方向又沒有沙子過來，所以千年風沙不掩泉。

沙漠氣候乾燥，降雨和植物非常稀少，沙漠中的一片綠洲肯定有人好奇為什麼沒有被沙漠吞噬掉，月牙泉位於敦煌市城南5公里，哪裡是一片沙海，關於月牙泉的形成有好幾種說法，有人認為這裡附近有著一段古河道，因為被沙子掩埋，就剩下地勢低窪的地方形成了月牙泉，還有人認為是這裡地下含水層斷層，導致地下水上湧形成的，但是這裡有一個奇怪的現象就是颳風的時候沙子不往山下走，而是像山頂走，所以月牙泉才不會被沙子掩埋，雖然月牙泉千古不枯，但在20世紀70年代後，大量開場地下水，導致地下水位下降，現在的月牙泉水位想當低，有時需要從外面蓄水補充，

月牙泉沒有被掩埋與 附近的植被也有原因，植物能保證水土不會流失，加上地理位置原因，沉積在月牙泉中的沙子較少，奇特的自然現象造就了月牙泉，現在基本就靠人工維護才能保證月牙泉不會掩埋了，