彭加木失踪后，国家曾先后安排四次搜寻，动用数千人进行地毯式搜寻，都没有结果：1989年6月18-19日、1980年6月20日、1980年7月7日、1980年11月20日-12月20日。

1980年6月16日夜10点10分，新疆罗布泊附近驻军的电台，突然收到份求援电报：
我们今天二十点到达库鲁库多克地区西大约十公里地方。我们缺油和水。请紧急支援油和水各五百公斤。
中国科学院新疆分院考察队

电报很快就被送到驻军某处处长老周手中。老周中等个子，50来岁，办事一向干脆利落。然而，这一次他看到电报，眉宇间却皱起了深深的皱纹。老周在这个地区工作20多年了，只消一听地名，不用查地图，就知道它在什么位置。这一地区的有些地名，还是老周和别的同志一起取的呢。比如，20多年前，他们来到这里，第一次见到黄羊，便把那个地方取名“黄羊沟”；有一个地方位于孔雀河畔，他们对“孔雀开屏”中取义，命名为“开屏”……尽管老周对罗布泊地区如此熟悉，可是，他还是第一次听说“库鲁库多克”这一地名。老周打开五十万分之一的地图，细细寻找着，依旧查不到“库鲁库多克”，而只有“库木库都克”。
　　老周除把这一求援急电转告上级领导及中国科学院新疆分院之外，立即请报务员复电考察队：“报告宿营点座标”。
　　很快地，上级领导通知老周，同意用飞机调运急救物资。
　　然而，考察队究竟在哪里?

1980年6月17日上午9点30分，考察队复电：
地点——东经91°50′，北纬40°17′，标志——杆红旗。

老周赶紧查看地图，原来，正是在库木库都克附近。在电报中，他们把库木库都克误为“库鲁库多克”。
　　经过请示、联系之后，老周于1980年6月17日上午11点30分，复电考察队：
飞机18日到达库木库都克。你们不要动，待命。
现在的问题是彭加木的军事地图上标记的明显是库木库都克五个大字，那是他们一个重要的目标地，，以科学严谨著称的彭加木起草的第一份请求支援电文，怎么能够把这么重要的地点弄错呢？

北纬N40°17' 东经E91°50′
新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州若羌县

1980年6月17日上午9点30分，考察队复电：
地点——东经91°50′，北纬40°17′，标志——杆红旗。
此位置在现在的罗布泊镇政府东南方向。现在有个问题考察队差不多经历了一夜的时间弄错了地名，又是怎么报告出宿营点座标的呢，当时并没有GPS定位系统。

彭加木失踪后从他遗物中找到了这张尚未冲洗的照片，照片记录了他失踪前夕考察队在库木库都克的帐篷以及卡车。

1980年6月19日下午，搜索队在库木库都克东北10公里处找到这张糖纸。彭加木曾在米兰买过这种糖。在荒无人迹的沙漠中找到的这张糖纸，被认为是彭加木失踪时留下的最后踪迹。作者叶永烈从公安人员手中借了这张糖纸，在乌鲁木齐时用复印机复印。但又有影视介绍1980年6月18日发现糖纸的说法。

　彭加木曾经三次进行罗布泊科学考察。
　　第一次是1964年3月5日至3月30日，彭加木和几个科学工作者环罗布泊一周，采集了水样和矿物标本，对当时流入罗布泊的塔里木河、孔雀河、车尔臣河，三条河流的钾含量做了初步的研究，认为罗布泊是块宝地，很可能有“重水”资源。“重水”是制造核能源不可缺少的物质，二十世纪六十年代我国花大量的外汇购买“重水”。彭加木当年不顾身患癌症的身体，主动请缨为国家搜寻天然“重水”资源。
　　第二次考察是1979年11月15日至12月30日，经国务院批准，中日两国电视台组成《丝绸之路》摄制组，到罗布泊实地拍摄，聘请彭加木为顾问，彭加木先期到罗布泊进行了细致的科学考察。他说：“我有从荒野中踏出一条路来的勇气，我要为祖国和人民夺回罗布泊的发言权。”这一次彭加木取得了许多科研成果，纠正了外国探险者的一些谬误。科学考察结束后，他又为中日两国摄制组找到了从古墓地，兴地山进入楼兰的道路，还重走了从楼兰环绕罗布泊到达若羌的丝绸之路中段。
　　第三次，就是1980年5月3日至6月17日这一次。

档案解密：彭加木失踪前的过程
　　知情人透露，这次罗布泊科学考察，从一开始就不是一帆风顺的。
　　1980年5月3日，彭加木决定组织一支十人科学考察队，对罗布泊进行科学考察。可是5月3日正好是星期六，很多考察队员的家都在乌鲁木齐，一些队员希望在5月5日星期一出发，这样可以在乌鲁木齐跟家人一起度过星期天。尤其是这次考察，要一、两个月不能回家，很多人希望在星期天安排好家里的事情。而彭加木的家不在乌鲁木齐，他没有考虑到队员们的合理要求，还是坚持在5月3日一早出发。因为彭加木是中国科学院新疆分院副院长，又是此次科考队的队长，队员们也都服从了他的决定。于是，科考队一行十人乘一辆大卡车、两辆越野车，从乌鲁木齐出发向罗布泊进发。
　　6月7日，科考队成功纵穿罗布泊到了南疆的一个小镇——米兰休息。按照原计划，考察工作到此结束，全队应该沿着南疆公路北上，回到乌鲁木齐。
　　然而，这时彭加木又提出不走平坦的南疆柏油公路，走罗布泊东线继续考察：由米兰东进，经过东力克、落瓦塞、山兰子、库木库都克、羊塔克库都克、红十井、开元、新东一号，然后取道吐尔逊北上，返回乌鲁木齐。这是原来考察计划中没有的，许多科考队员都没有跟家中打招呼，有的队员已经安排了其它工作。因为彭加木是这次科考队的最高领导，队员们还是服从了他的决定。但是，在科考中，汽车的汽油供应以及汽车轮胎的磨损和其它机械损耗，是按着行驶公里数计算的。在艰难崎岖的罗布泊行驶和在平坦的柏油马路上行驶，对汽车耗油，轮胎、机械的损耗，不能同日而语。在得知彭加木改变科考原定计划后，司机们曾经向彭提出这个问题，而彭以他是副院长不管行政而没有予以解决。
　　正是由于临时决定东进考察，而且准备工作不足，所以导致科考队到达库木库都克时缺水、缺油等一系列情况的发生。情况紧急，科考队不得不在6月16日夜里10点10分，由彭加木亲自草拟电文，向新疆罗布泊中国人民解放军马兰基地发出求救电报：
　　我们今天十二点到达库木库都克地区西大约十公里的地方。我们缺油和水，请紧急支援油和水各五百公斤，在18日运送到这里。请示作战处办理，请转告乌鲁木齐。另，捕获一头野骆驼。
　　　　　　　　　长　江
　　马兰驻军基地的领导收到求救电报后，觉察事情的严重性，立即请示上级有关领导，上级同意用飞机调运急救物资。马兰驻军基地回电：
　　“报告宿营地坐标”。
　　6月17日上午9点30分，“长江”复电：
　　我们无法前进，请飞机前来支援。标志：一杆红旗。地点：东经91°50’，北纬40°17’。
　　6月17日上午11点30分，马兰驻军基地给“长江”回电：
　　飞机18日到达库木库都克。你们不要动，待命。
　　6月17日晚9点30分，马兰驻军基地又收到 “长江”的紧急电报：
　　你们的电报没有提到空运汽油。这里缺汽油500公斤。18 日凌晨2：00联络，有重要情况报告。
　　有什么重要情况报告呢？为什么不在这份紧急电报中报告“重要情况”，而要等到凌晨2：00才报告呢？凌晨2：00，马兰驻军基地终于收到 “长江”的电报：
　　彭副院长17日10时一人外出未归，我们正在继续搜寻，请作战处立即告诉新疆分院常委。请派飞机搜寻并告知飞机起飞时间。
　　马兰驻军基地的领导更加感觉到了问题的严重。

彭加木失踪，科考队员紧急搜寻
　　原来，在彭加木给马兰基地发出求救的电报后，又对大家说，我们要尽量自己去找水，这样可以给国家节省许多的费用，用飞机运水太昂贵了，他建议开车去找水井。
　　然而，从库木库都克到羊塔克库都克再到克孜勒塔格，当时计算了一下，这一线路来回路程有240公里，需要一桶汽油，而当时科考队所剩汽油已经十分紧张。队员们劝他，等与部队联系后再作决定。
　　6月17日上午9时，科考队吃早饭的时候，彭加木又提出要向东去找水井，如果找到水井，就通知部队不要再派飞机运送水了。有的队员提出等部队直升机送水，彭加木还和几个队员争执几句，说完他离开了帐篷，坐到他平时坐的越野车里查阅地图。
　　上午11：30分，科考队收到驻军部队的回电，等把电码转译出来，已经快12点了。科考队副队长汪文先拿了电文走出帐篷，到彭加木的越野车里，发现彭加木并没有在车里，汪文先以为彭加木去大小便了，就回到帐篷里等彭加木。
　　12：30分，司机王万轩去越野车里拿衣服，在越野车里发现彭加木的地图册中夹着一张纸条，纸条有一半露在外面，他抽出纸条打开一看，上面写着：
　　我往东去找水井
　　　　　　　　　　　　 彭17/6；10：30
　　彭加木出走之后，当时中午的地表温度为64℃，气温为52℃，帐篷内温度为44℃。
　　下午3：00时，库木库都克开始刮起了大风，漫天黄沙飞舞。到了下午4：00时，还不见彭加木回来，科考队员开始着急了，他们开着越野车往东搜寻。越野车开了一公里多，发现了一行脚印，科考队员认定就是彭加木的脚印，于是继续沿着脚印搜寻。在行驶了六公里左右的沙包上，依然清晰地看见彭加木的脚印，科考队员继续向前开
，又往东开了十几公里，天渐渐黑了下来，已经看不清楚地面，科考队员只得返回库木库都克宿营地。
　　科考队在给驻军部队发去的紧急电报说，18日凌晨2：00联络，有重要情况报告。他们没有马上把彭加木失踪的消息报告驻军基地，因为他们对彭加木回来还抱有希望。彭加木临走时，带有装两公斤水的水壶，一袋饼干，一架照相机，还有毛衣和自卫用的匕首等野外工具。以彭加木的体质、经验和意志，是有可能在两天内走出那一带四十五公里的戈壁沙漠，到达有水草的疏勒河故道的。
　　当天夜里10：00，科考队员在附近的沙丘上，用红柳枯枝点起两堆火，每隔一小时打三发信号弹，信号弹可以打100米高，周围15公里范围内可以看到。司机王万轩还把越野车开上沙丘，朝东方向开亮大灯，他们期望彭加木看到火光、信号弹、汽车灯光，会朝着宿营地方向走来。
　　然而到了凌晨2：00，仍不见彭加木回来，科考队不得不把“彭副院长17日10时一人外出未回。”这一重要情况告知驻军部队，并请驻军部队转告中国科学院新疆分院。
　　与此同时，科考队员开始寻找彭加木的行动。
　　彭加木留下的纸条是：“我往东去找水井。”然而，科考队员们乘车沿着他的脚印搜寻的时候，却发现彭加木向东只走了3公里，又朝北走去；朝北走了一阵，又掉头向西，走了一个7.8公里的酷似“马蹄形”的找水路线。
　　更为奇怪的是，搜寻他的科考队员走到7.8公里处，彭加木的脚印突然消失，光天化日之下竟再也找不到了。还有传闻说，在彭加木脚印消失的地方，最后只发现了他的左脚脚印，右脚脚印无影无踪……
　　6月18日，科考队员们继续搜寻彭加木。这一天，驻军部队派直升机送来了500公斤水。科考队成员中国科学院新疆分院行政处的保卫干事陈百录，还登上直升机超低空搜寻了近一个小时，依然没有找到彭加木的身影。
　　6月19日，直升机又冒着危险、打破禁令，给科考队送来了三桶汽油。有了汽油，科考队员开车又向东北搜寻。在10公里外的一个芦苇包上，科考队员马仁文终于有了重大发现。大约下午4点，他在一个长着芦苇的土包上发现有人坐过的痕迹，坐印很清楚。旁边的脚印与昨天和前天发现的相同，都是彭加木穿的42号翻毛皮鞋的脚印。他还发现一张椰子奶油糖的糖纸夹在芦苇杆儿上，拿过糖纸一看，是青岛食品厂生产的。他清楚记得，这奶油糖是彭加木在米兰农场休整时候买的，由此证明，彭加木肯定在这里休息过！
　　这一发现，令科考队员们为之兴奋，他们沿着脚印继续找了十几公里，但依然没有发现。

这次大搜寻的队伍由中国科学院新疆分院、新疆军区独立5团、通信兵部队、汽车56团、兰州407部队等八个单位组成。从地方和部队抽调油罐车、水罐车、电台车、物资装备车、越野吉普车共18辆，司机20名；携带电台3部，配有7名通讯报务员；还带有6顶大帐篷、两口行军锅、两支信号枪以及数发信号弹和生活用品。搜寻的范围是：库木库都克大本营周围，彭加木脚印消失处周围，疏勒河故道周围，八一泉周围，红十井周围。
　　搜寻的方法是：改变前几次为了搜寻活着的彭加木，采取跑线为主的搜寻方式；而采取“拉网”战术，点、线、面相结合的方法。分组分段，使用罗盘，两人之间的距离不得超过80米，凡是找过的地方插上红旗为标志，提出的口号是：不丢一个沙丘，不拉一丛芦苇，不留一处空白！遇到低洼地带，甚至用上了钉耙扒寻，但这次没有动用飞机参加搜寻。
　　时间毕竟过去了5个多月，因为后勤基地远在敦煌，油、水、粮、煤运送一次往返要六、七天，给养供应非常困难。罗布泊的冬天极其寒冷，搜寻队员长时间在野外啃冻馍，喝冰水，许多队员先后病倒。最后被迫决定，12月20日全部撤离罗布泊。
这次搜寻共持续了41天，参加搜寻的有1029人次，搜寻面积1011平方公里。最终的结果：依然没有找到彭加木的遗体和任何一件遗物，彭加木失踪依然神秘！
　　1981年，上海市人民政府授予彭加木革命烈士称号。上海和新疆两地，为彭加木举行了隆重的追悼大会。
　　中国科学院新疆分院在彭加木的失踪地点，竖立了一个永久性的纪念碑，上面刻着：“1980年6月17日彭加木在此科学考察时不幸遇难。”
　　1990年9月22日，彭加木的夫人夏叔芳随著名艺术家黄宗英拍摄《望长城》大型纪录片时，专门来到彭加木纪念碑旁埋下一个铁盒子。铁盒子普普通通，长大约30厘米，宽20厘米，厚3厘米左右。铁盒子里面有彭加木的遗像，有中国科学院新疆分院化学所电子显微镜室全体同志和夏叔芳老人的合影，有彭加木女儿彭荔在美国哥伦比亚大学校园的留影，照片背面是彭荔1990年9月的亲笔留言：“万分地怀念着亲爱的爸爸！”
　　除照片之外，铁盒子里，还有夏叔芳老人留给路过这里的人们一封充满感激和希望的短信：
　　衷心的祝愿，有朝一日，路过此处的尊敬的同志们能在周围搜寻到彭加木的遗体与遗物，万分的感谢与期望。彭加木爱人夏叔芳、子彭海、女彭荔。1990年9月22日
　　在另一张便笺上，还写有这样一段话：
　　葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回？加木，你带回的夜光杯已破碎，我今天又买了一对，留念。十年前曾在此找寻过你。叔芳，1990.9.21敦煌。
　　在“古来征战几人回”7个字下面重重地划了一条横线。这7个字或许代表了夏叔芳老人当时极其复杂与悲伤的心情。便笺最底下还有一行字：“明日将西行至库木库都克你遇难处。”

我在羊塔克库都克发现了彭加木脚印
——汪文先对1980年寻找的回忆
羊塔克库都克处土丘的脚印，是第三次寻找的第一分队基地战情处领导所率战士们，执行由敦煌西进寻找疏勒河故道南岸的中后期所发现。之后，我随王团长、沪警犬侦察的一位科长下午乘机前去，任务是见证足印是否是彭加木的。
因为我在第三次寻找出征前，刚换下从陈善明副院长脚上脱下的他穿的当年化学所的劳保翻毛皮鞋，当年进湖的马仁文也穿过，其鞋底印纹都相同。但他、陈副院长及我们根本没去过那里，鞋的印纹和马仁文及我们一、二次寻找彭中在库木库都克及其有糖纸的沙包处所见相同。所以，可判为彭加木的足印。
羊塔克库都克西距彭出走的库木库都克（E92°）约36公里，东距E93°的三垄沙南头河岸约45公里（均系图面距量）。
6月17日上午，彭如按字条时间9点半离营地，到天黑前（下午9点20分左右）约时距12个小时，他急于找井，步行时速按3公里计，营地到糖纸沙包约5公里为2小时，尚有10个小时，按糖纸处距营地西5公里，向东加35公里，共40公里。每小时4—5公里，8—9个多小时，是当晚可走到羊塔克库都克的。在从两干井苇丛附近的篝火堆炭迹看，他到后，天黑前还拾柴火是有时间的。烧篝火有三个目的：一、为取暖过夜；二、为求救援照明；三、以示该处是他向东找到的水井，可接取引出饮用水。
首选寻找目标区。我认为，从糖纸看彭的意图，最想先找的是八一井，被他错标在西，因此向西始有糖纸迹印，坐定思考后改向东，便有羊塔克库都克印迹。
从羊塔克库都克印迹看，找彭应在三垄沙南头的西部内（积沙雅丹区中）。因首次飞机飞走后，他向东，当天18日下午13点后到18日24点都是强风沙天气。45—48公里，按每小时彭步行3—5公里，约8—9小时还可到达，并被掩埋在其两邻近区。如经验丰富的话，他东行到科什库都克刚好遇风沙就不走，之后19日上午到三垄沙南端西缘而北上，并在三垄沙北端向东则方可步入乱山子险恶地形地貌区，按体力下降推算，应是6月22—23日之间。
因此，他被18日下午及晚上的风沙掩没在三垄沙南头西部内可能性很大。……
祝
功德圆满，全部人员安健！
汪文先
12月31日

但汪文先提供以上情况与有关披露材料不符：
“地面搜索部队曾经在羊达库都克附近的沙漠里发现一行持续了250米的脚印，这一发现使搜索部队兴奋了好一阵子。不过，那脚印由于鞋子的花纹不清晰，难以确定是不是彭加木那双翻毛皮鞋的鞋印。另外，脚印是一脚重、一脚轻，不符合彭加木脚印的特点，彭加木的脚印是左、右脚均衡的。这脚印在持续了250米之后，遇上较硬的地表，消失了。”