古有“沙井”之稱，在城南7公里鳴沙山北麓。東西長218米，南北寬54米，平均水深5米左右。泉形逼肖月牙，漣漪縈回。泉。泉形逼肖月牙，漣漪縈回。泉內生長有眼子草和輪藻植物，南岸有茂密的蘆葦，四周被流沙環抱，雖遇強風而泉不為沙所掩蓋。因“泉映月而無塵”、“亙古沙不填泉，泉不涸竭”而成為奇觀。相傳泉內生長有鐵背魚、七星草，專醫疑難雜癥，食之可長生不老，故又有“藥泉”之稱。

　　據說，月牙泉早在漢代就是游覽勝地。唐代這里有船舸，泉邊廟宇。泉南岸原有一組古樸雅肅、錯落有致的建筑群，從東向西計有娘娘殿、龍王宮、菩薩殿、藥王洞、雷神臺等百余間。各主要殿宇有彩塑百尊以上，所繪壁畫數百幅。重要殿堂均懸置匾額、碑刻，如“第一泉”、“別有天地”、“半規泉”、“勢接昆侖”、“掌握乾坤”等，書法雅俊，堪稱上品。當時這里亭臺樓閣，廟貌輝煌，宮廳柱廊，臨水而設。林木蓊郁，泉光與山色相映，古剎神廟，繞以常年香火。歷代騷客游玩，吟詩詠賦，揮毫者不乏其人。史載，漢元鼎四年(前113年)，漢武帝得天馬于渥洼池中，后人疑月牙泉即漢渥洼池，遂立一石碑曰“漢渥洼池”。“四面風沙飛野馬，一潭之影幻游龍”。由是，奇特的月牙泉更增添了傳奇色彩。