壹日古河道殘留湖。認為月牙泉是附近黨河的壹段古河道，很久以前，黨河改道，大部分古河道被流沙淹沒，僅月牙泉壹段地勢較低，由於地下潛流出露，匯集成湖。湖水不斷得到地下潛流的補給，因而不會枯竭。20世紀50年代測量，月牙泉水面東西長218米，南北最寬處54米，平均水深5米，最深處7米有余。
二日斷層滲泉。認為月牙泉南側有壹東西向的斷層，斷層上盤擡高了地下含水層，下盤降到附近潛水面時，潛流通出成泉。
三日風蝕湖。即原始風蝕窪地隨風蝕作用的加劇，當達到潛水面深度時，在新月形沙丘內灣形成泉湖。由於環繞月牙泉的沙山南北高，中間低，自東吹進環山窪地風會向上方走，風力作用下的沙子總是沿山梁和沙面向上卷，因而沙子不會刮到泉裏，沙山也總保持似脊似刃的形狀，這才形成沙泉***存的奇景。
四日人工挖掘。認為月牙泉形狀與半輪新月惟妙惟肖，好似人工刻意修飾的結果，加之古籍中有“沙井”的記載，既然稱井必須是人力勞作的結果。