布和沙漠北部，侯仁之等人发现3个古城，经考证为汉朝的临戎、三封、窳浑。后来他和北京大学考古系的俞伟超合写《乌兰布和沙漠北部的汉代垦区》、《乌兰布和沙漠的考古发现和地理环境的变迁》两文，引起学术界及当地政府重视。1964年8月，侯仁之等人来到鄂尔多斯的毛乌素沙漠，考察了该沙漠东南角红柳河畔的两座古城遗址——统万城、城川城。此后，他发表了《从红柳河上的古城废墟看毛乌素沙漠的变迁》等研究论文，在国内外产生很大影响。侯仁之通过上述研究，开创了“沙漠历史地理”。在侯仁之带领下，中国西北地区的历史环境变迁研究开展起来，