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在斯文·赫定发现的楼兰故城，其出土文物的测定年代仅仅属于两汉至魏晋、前凉时期。在斯文·赫定
、斯坦因、橘瑞超、黄文弼获得的汉文竹简中，纪年最早的为汉宣帝黄龙元年（前49年），最晚的为前凉建兴十八年（330年）。至于楼兰人属于什么人种、最早来自何处、何时建立国家，从这座古城的遗迹中找不到任何答案。
事实上，在中国的古籍记载中，楼兰国从西汉至南北朝，只存在了六百多年。但这仅限于中原汉人对西域历史有限的认知，并非历史上的真实全貌，楼兰国的历史肯定要远远长于六百年。
在张骞通西域以前，楼兰国便已经建立，但至于具体何时建国却不得而知。史书的记载和出土的书简，都无法告诉我们楼兰确切的起源时间。
然而可以确信的是，当2000年前汉朝人到达塔里木盆地的时候，楼兰人已经在这片土地上生存了许多代。正是因为有了千百年的文明发展，他们才建立了自己的国家，并繁荣一时。
至于建立楼兰国的人群与小河-古墓沟文化人群是否存在血缘上与文化上的继承性，史书记载和考古研究都无法得出确切结论。然而，一个地区的人群和文化绝不会平白无故地消失，只会随着时代的变迁和社会的演进而相互融合。
在考古学资料中，小河-古墓沟文化虽然在距今3800年左右消失，但这并不意味着曾经生活在小河、古墓沟一带的远古居民没有留下后裔，他们可能只是换了一种面貌重新出现在历史的长河中。因此，我们可以合理推测，小河人、古墓沟人并没有彻底消失，他们或许正是2000年后楼兰人的部分祖先。
从大约公元前20世纪起，天山以南的塔里木盆地就一直生活着以欧罗巴人种为主体的远古居民。后来进入阶级社会，这些远古先民在塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠北缘建立起了许多绿洲城邦国家。至两汉时期
，包括楼兰国在内的西域三十六国都是以印欧语人群为主体的绿洲城邦国家。
汉文史籍里描述的西域各国人，普遍都是胡须茂密、眼窝深陷、鼻梁高耸的长相，这也验证了这一观点的正确性。
根据其语言和来源的不同，这些生活在塔里木盆地的欧罗巴人种主要分为两大民族，即吐火罗人和塞种人。西域北道上的龟兹、焉耆、车师和楼兰都属于吐火罗人建立的国家，而西域南道上的于阗、莎车、疏勒和帕米尔高原上的休循、捐毒等国则是塞种人建立的国家。
从时间上来看，吐火罗人是最早定居新疆地区的印欧语人群，而塞种人则是在吐火罗人之后才东迁进入塔里木盆地，二者在人种上都属于欧罗巴人种，所操的语言都属于印欧语系，只是分属不同的语族。
与广泛分布在伊朗高原和中亚的雅利安人相类似，塞种人所操的语言也属于印欧语系伊朗语族东支；而吐火罗人的语言则属于印欧语系独立语支，与同在亚洲、距离他们最近的印欧语系伊朗语族不同，反倒与欧洲和小亚细亚地区的古代语言存在较近的亲缘关系。
这说明吐火罗人是最早从古印欧人中分化出来并向东迁徙的一支，他们可能起源于东欧与中亚草原地区，经过长途跋涉才最终到达塔里木盆地，成为最早定居新疆的古代民族。
正是吐火罗人为罗布泊地区带来了小麦这种农作物，养育了生活在小河地区的“古楼兰人”，后来又通过丝绸之路将小麦向东传入中原地区。
后来吐火罗人继续东进，到达了今甘肃省的河西走廊地区，在祁连山下的草原上过着逐水草而居的游牧生活，与操汉藏语系、生活在东边中原地区的华夏族和南边青藏高原的古羌族毗邻、交往，被东方的华夏诸国视为“西戎”，他们或许就是被先秦史籍记载为“允姓之戎”或“禺知”的那部分人。
秦朝以前，河西走廊上的吐火罗人赶走了与其为敌的乌孙人，建立了强大的游牧政权——月氏王国，他们被称作月氏人，是距离东亚世界最近的白种人游牧民族，也是欧罗巴人种中分布最东端的人群。
先秦至西汉初期，吐火罗人建立的政权可分为两大地理板块：
一是新疆绿洲地区众多的城邦国家，汉史称为城郭诸国或西域三十六国中的大部分，如龟兹、姑墨、精绝、焉耆、楼兰（鄯善）、车师，而塔里木盆地西部的疏勒、莎车、于阗则主要生活着塞种人。
二是河西走廊地区的月氏王国。月氏人曾经在河西走廊生活过上百年。前174年，在匈奴的武力压迫下，月氏主体被迫西迁中亚的七河草原
，称为大月氏，留居故地、退保南山的部众则被称为小月氏。
不久，西迁的大月氏又被宿敌——乌孙打败，被迫再次南迁至河中
和阿姆河以南
地区，征服了这里的塞种人和雅利安人，消灭了塞种人所建的大夏国，并在中亚建立了新的大月氏王国。后世大月氏人逐渐与原生活在这里的塞种人融合，在贵霜帝国统治时期共同形成贵霜人，至隋唐又被称作粟特人。
阿尔泰山至巴里坤草原之间的月氏人、天山南麓的龟兹人和焉耆人、吐鲁番盆地的车师人以及塔里木盆地东部的楼兰人，都属于吐火罗人集团。他们对西域文明，乃至整个中国文明的发展都起过重要作用。
有千年文明史的楼兰文明，对中国佛教史有重大影响的龟兹文明，融会东西方多种文化因素的吐鲁番文明，正是吐火罗人创造的。
公元3世纪以后，中亚的吐火罗斯坦
被萨珊王朝的波斯人占领，中亚的吐火罗人自此基本融合于波斯、粟特等东伊朗人群。公元9世纪中叶，生活在塔里木盆地的印欧语绿洲居民后裔被西迁的突厥语民族回鹘所同化，成为后世维吾尔族的族源之一
。
因为吐火罗人曾长期生活在中国西部地区，汉语中仍有一些地名是来自吐火罗语的音译，如祁连、昆仑
、张掖
、敦煌
、龟兹
、伊吾
、焉耆
等。