地貌愈发荒凉，戈壁、沙漠开始成为主调，绿洲变得珍贵无比。昼夜温差极大，水源奇缺，这对秦军的后勤和士兵的意志都是严峻的考验。幸好，铁路输送来的大量物资和精心准备的水囊、应对恶劣天气的装备，使得大军保持了相当的战斗力。
十日后，大军逼近了第一个目标——楼兰。
楼兰，丝绸之路上的重要枢纽，一个依偎在罗布泊旁绿洲上的城邦。其城墙虽为夯土所筑，却也算坚固。楼兰王早已得知秦军大举而来的消息，惊恐万分。他既畏惧匈奴报复，又不敢直面秦军兵锋，试图紧闭城门，拖延观望。
秦军大营在楼兰城外十里处扎下，军帐连绵，秩序井然。
蒙恬并未立即下令攻城。他采纳蒙毅的建议，先派出一支由文官和精锐士卒组成的使团，携带他的亲笔信和丰厚的礼物（同时也是威慑），前往楼兰城下劝降。信中阐明了秦军的强大，承诺若肯归顺，可保其王位和部分自治权，并享受丝绸之路带来的更大利益；若负隅顽抗，则城破之日，玉石俱焚。