“阿斯塔那”和“哈拉和卓”分别为火焰山乡所在地两个相邻的居民村的名称。“阿斯塔那”汉名为“三堡”，是维吾尔语“首府”、“都城”的意思，是因靠近著名的高昌故城而得名。“哈拉和卓”，相传是古维吾尔王国一位大将的名字，他死后，人们称其生前驻地为“哈拉和卓”，汉名为“二堡”。
这里原是一片茫茫戈壁，整个墓群东西长约5公里，南北宽2公里，占地10平方公里左右。由于气候干燥，墓地的地下水位深达地下20多米以上（墓室底一般在地下3-5米之间）。这些自然条件使墓内的千年遗物以及古尸得以完好地保存下来。
解放以后，考古工作者自1959年到1979年在这里进行了14次考古发掘，清理墓葬400多座，出土文书、丝毛棉麻织物、墓志、钱币、泥塑木雕俑、陶木器皿、绘画、农作物、瓜果食品等各种历史文物约10万件。
历次发掘出土的文书拼合整理后可读的约2000件，其中大多数是世谷文书，内容涉及政治、经济、军事、文化和社会生活的各个方面。1975年，国家文物局将这批古代文书按照时代先后进行了整理，编辑成10册，定名《吐鲁番出土文书》陆续出版。
历次出土的丝、毛、棉、麻织物近1000件，色泽鲜艳，图案新颖，再现了昔日丝绸之路上的繁荣景象。这些物品大部分来自祖国内地，也有一些是波斯的丝锦和新疆本地的产品，表明新疆在晋——唐时期已经有了本地的丝绸纺织业，为研究中国纺织发展史、新疆地区古代纺织发展史提供了珍贵的标本。
墓中数以百计的千年古尸，是研究历史上新疆民族的种族、民族特征及其融合过程的珍贵的人体标本。
墓中所出土的最早的有纪年的文字资料是西晋泰始九年（公元273年）翟姜从栾奴处买棺一口的契约木简，最晚是唐大历十三年（公元778年）的文书。说明这片墓地的时代是在公元3—8世纪之间。死者身份各异，汉族居多，也有古代车师、匈奴等西域少数民族。唐代名将张雄及其子张怀寂就葬于此。
墓内一般为夫妻合葬，有的1男2女或3女，此外也有少量的单人葬，说明当时这里曾盛行家族葬组成，依据辈分不同，按照一定的规律排列。墓葬形制以斜坡墓道、洞室墓穴为主，早期还有竖穴偏室墓，地面一般都有砾石封土。古尸本身因气候炎热干燥而均未腐烂，成为“天然木乃伊”。皮肤皱缩，内脏缩小变薄，重量因脱水而大为减轻。有的干尸睫毛、眼珠还近乎原状，完整性不在古埃及木乃伊之下。这些尸体大多数是直接停放在苇席上，也有使用木棺的。1973年发掘的506号墓还出土过一件奇特的葬具——纸棺。