众所周知，水火不兼容，清泉和沙漠也难以共存。但在鸣沙山中，却有一处“山泉共处，沙水共生”的奇妙景观，这就是誉满天下的“沙漠第一泉”——月牙泉。
有关于月牙泉的记载，最早见于东汉《辛氏三秦记》：“河西有沙角山，峰愕危峻，逾于石山，其沙粒粗色黄，有如干躇。又山之阳有一泉，云是沙井，绵历千古，沙不填之。”其中所说的“沙井”，便是今日之月牙泉。
自此以后，月牙泉便成了史籍上的“常客”，并与鸣沙山紧密地“捆绑”在了一起。唐代地理总志《元和郡县图志》就有如下记载：“鸣沙山有一泉水，名曰沙井，绵历古今，沙填不满，水极甘美。”
月牙泉南北长近米，东西宽约25米，泉水东深西浅，最深处约5米，弯曲如新月，故而得名。又因水质甘冽，澄清如镜，绵历古今，沙不进泉，水不浊涸。铁鱼鼓浪，星草含芒，水静印月，荟萃一方，被誉为“月泉晓澈”，自汉朝起就被列为“敦煌八景”之一。
关于月牙泉的由来，目前有四种解释：
其一为古河道残留湖说，月牙泉是附近党河的一段古道，党河改道之后，大部分古河道被流沙淹没，仅月牙泉一段地势较低，由于地下潜流出露，汇集成湖，湖水不断得到地下潜流的补给，因而不会枯竭；
其二为断层渗泉说，月牙泉南侧有一东西向的断层，断层上盘抬高了地下含水层，下盘降到附近潜水面时，潜流通出成泉；
其三为风蚀湖说，即原始风蚀洼地随风蚀作用的加剧，当达到潜水面深度时，在新月形沙丘内湾形成泉湖。由于环绕月牙泉的沙山南北高，中间低，自东吹进环山洼地风会向上方走，风力作用下的沙子总是沿山梁和沙面向上卷，因而沙子不会刮到泉里，沙山也总保持似脊似刃的形状，这才形成沙泉共存的奇景；
其四为人工挖掘说，月牙泉形状与半轮新月惟妙惟肖，好似人工刻意修饰的结果，加之古籍中有“沙井”的记载，既然称井，自然与人力劳作脱不了干系。
鸣沙山因沙动成响而得名，全由细沙聚积而成，沙粒有红、黄、蓝、白、黑五种颜色，晶莹透亮，一尘不染，其“沙岭晴鸣”的独特现象同样被列入“敦煌八景”之一。
鸣沙山的奇特之处莫过于，人若从山顶下滑，脚下的沙子会呜呜作响；白天人们爬沙，山留下的脚印，第二天竟会痕迹全无。“传道神沙异，暄寒也自呜，势疑天鼓动，殷似地雷惊，风削棱还峻，人脐刃不平”——一首唐代咏景诗即是对此奇观最生动的写照。
自古以来，由于不明鸣沙山鸣响的原因，产生过不少动人的传说。相传这里原是一块水草丰美的绿洲，汉代一位将军率领大军西征，夜间遭敌军的偷袭，正当两军厮杀之际，大风突起，漫天黄沙将两军人马全部埋入沙中，于是就有了鸣沙山。据说，现在鸣沙山的沙鸣，就来自他们的拼杀之声。
鸣沙山和月牙泉犹如大漠戈壁中的一对孪生姐妹，山以灵而故鸣，水以神而益秀，交相辉映，妙不可言。
一道接一道的黄沙，一片连一片的荒野，如远遁尘世的隐者，寄蜉蝣于沙海，听沙漠浅吟轻唱，观韶华静雅如流。