居延绿洲位于
黑河下游（弱水）流域，因黑河流经此地并最终流入
居延海而得名。该区域包括现今
金塔县鼎新片区和
内蒙古自治区额济纳旗的部分地区。古弱水两岸和居延海周围的自然景观，和今天的额济纳河西河下游和
西居延海周围相似：天然植被由三层构成，上层为胡杨、梭梭林，中层为
多枝柽柳，下层为
冰草、
苦豆子。汉代在弱水两岸建立的边防设施和军垦活动对当地生态环境产生了影响，导致土地盐碱化和沙化的现象。
居延绿洲拥有丰富的文化遗产，包括黑城、红城、绿城、甲渠侯官城、马圈等
统万城遗址，以及五塔、白塔、清真寺、
伊斯兰教墓碑、屯田遗址等。这些遗迹见证了居延绿洲曾经的繁华景象。然而，自二十世纪初以来，大量的珍贵文物被盗掘，引起了国际关注。此外，居延绿洲还出土了多种文字的文书图册，反映了多元文化交流的历史。
刘彻时期，为了控制丝绸之路要冲，设立了多个军事机构和行政单位。
唐朝时期，
居延地区成为了连接中原与西域的重要通道。
西夏和
元朝在此地也进行了大规模的建设和发展。明朝初期，居延绿洲的城镇和防御工事遭到废弃，此后该地区逐渐荒芜。
汉代在此地实施的屯田制度，虽然促进了农业发展，但也加速了土地的沙化进程。西夏和元代继续在此地进行屯垦，但随着水资源的减少和环境的变化，最终未能维持长期的农业生产和居住条件。