海頭古城，因在其遺址中發現的前涼時期西域長史李柏的書信稿（亦稱“李柏文書”）中有“海頭”兩字而得名。

古城東北距樓蘭城49.6公里，西南距密蘭114.4公里，即東經89°40′52″，北緯40°05′15″。古城平面呈長方形。城垣東牆長163米，西牆長160米，南牆長約87米，北牆長約87釐米。牆基底寬約7米，頂部殘寬1.5――6.5米，殘高3――5.4米。建築形制為夯土夾紅柳、胡楊枝分層壘築，紅柳、胡楊枝層厚20――60釐米，夯土層厚度50-150釐米。有的牆局部為土坯壘砌。城門位於古城的東南隅，保存有完好的門框。門寬約3.2米，門框的方木平整，榫卯結構完整如初。

城內北部為風蝕的大坑，無建築遺存，東北角和東南角的建築遺跡已為流沙所覆蓋，建築物主要保存于古城的南半部。一組組高大的建築物木柱連接著榫卯的橫樑，流沙處顯露出鏇刻的木柱礎、鬥淼染美的建築部件。城內出土有大量的石器、鐵器、銅器、織物、錢幣、玻璃器殘片等文物。其中李柏文書的出土引起學術界的普遍重視，一種觀點認為該古城是“伊循城故址”，一種觀點認為就是“海頭城故址”。