以他那樣數一數二的水平和能力、閱歷，也能在羅布泊神秘消失，說明羅布泊並不是象人們想象的那樣簡單。裡面還有令人驚訝的事物。

1980年6月11日，彭加木率領考察隊在勝利完成對羅布泊科學考察後，開返回烏魯木齊。6月16日，考察隊來到庫木庫都克以西8公里處時，車上所帶的汽油和水都幾乎耗盡。按計劃，還有約400公里行程。經討論，他們決定就地找水。當天下午沒找到。6月17日10時，彭加木立下一張“我往東找水井”的紙條，就獨自冒著50多度的高溫找水去了。

考察隊員發現彭加木獨自外出後，就沿著彭加木找水方向一路尋找，但並沒有發現彭加木的影子……11月初，為了平息社會上的謠言風波 ，社科院黨組織要求再一次搜救彭加木，這是一次規模空前的大搜索，隊伍由14名科研人員、15名解放軍戰士、7名通訊報務人員、20名司機、4名測工、9名後勤聯絡人員等共69人組成，還包括水罐車、油罐車等等大量生活用品。其中，彭加木的妻子和兒子也在這次搜尋隊伍中。

隊伍自11月10日從敦煌進入羅布泊地區到12月20日撤出，前後共41天，進行了地毯式的搜尋，面積達1000多平方公里，但最終還是以失敗而告終。如今，40年快過去了，彭加木究竟在哪裡，依然沒人知道。彭加木失蹤事件也被選為20世紀世界10大未解之謎。

關於彭加木失蹤之謎，一直存在三種說法。

一：是雙魚玉佩說。雙魚佩不是兩條魚的玉佩，而是中國歷史上最神秘的物件，一旦被開啟，便會對世界上任何生命體進行復制，也就是說它可以複製出一模一樣的兩個你。而雙魚佩被發現，就是彭加木三次到羅布泊探險取得最大收穫。因為雙魚佩的神秘功能，彭加木一直把它帶在身邊，從不肯示人。因此有人懷疑，彭加木是被雙魚佩複製了，穿越蟲洞到了平行世界。

二：被害說。最明顯的證據就是紙條中16被改成17，彭加木做為一個嚴謹的科學家，不會犯連日期都搞不清楚的低階錯誤。有人推測，彭加木16號留下紙條要去找水井，被隊員發現後，雙方發生嚴重爭執。一方執意要去，一方死活不放行。要知道，在彈盡糧絕、瀕臨死亡的情況下，人都很容易衝動。於是，就失手打死了彭加木。為了掩飾彭加木16號遇害的真想，故意把16號改成17號。

三：流沙吞噬說。羅布泊是個大沙漠，存在很多危險的流沙，彭加木外出尋水時，不小心陷入流沙中，越掙扎陷入越深，最後完全被流沙吞噬，沙漠隨後迅速癒合，不留任何痕跡，這也造成後開搜救隊無法找到彭加木的根本原因。這種說法得到大多數學者的認可。

當然，還有叛國投敵說，被外形劫持說等等五花八門。從後來彭加木被追認為烈士來看，他被流沙吞噬而亡的可能性最大。