居延城遗址有两种不同的意见。其一，中瑞科学考察团认为，距离额济纳旗巴彦陶来农场四队东南15公里处的古城遗址是汉代居延城遗址。其二，是甘肃省文物考古队、甘肃省博物馆认为此城之西约10公里的另一座汉代古城才是居延城。前者所说古城方向大致为南北向，南城墙长127米，西城墙长122米，北城墙长126米，东城墙长131米。墙基厚4米，残高1.70米，南墙中部开门，城角有墩台伸出。城内房屋残迹可辨。发现“五铢”“大泉五十”、铜镞、铁器、陶器和鄂尔多斯式青铜器。后者所说，居延城为沙丘红柳所包围，部分城墙已被流沙掩埋。南北城墙长130米，东西长127米，墙宽3.30米，高5米。城内有多处灰层出露，地面散布着陶片、网坠、铁器碎片等。据专家分析，上述两城都是汉代居延城。西城是军事性质的，是居延都尉的驻守地；东城是处理政务的官员住地。