于是，彭加木对着正在狂欢的众人，提出了一个让他们很难接受的计划，那就是重返罗布泊，到更深的地方去。
大家都很不理解，队员们说道：“这一路上的困难你也看到了，大家都是九死一生闯过来的，我们一路上收集的资料已经够多了，为什么还要拿生命去冒险呢？”
其实大家说这些是很能理解的，罗布泊确实非常危险，能够走出来也有很大的运气成分在里面。
但是彭加木坚定地说道：“现在时间还早，我们计划的是六月底返回，现在仅仅六月初，我们有足够的时间去到更深处，找到更多的矿物标本”。
三个司机很不情愿，因为这一趟又要跑900公里，实在太过冒险了，家里还有老婆孩子，安全返回才是上上策。
彭加木见说服不了他们就把自己的想法上报了领导，在僵持了两天后，上级的命令下来了，批准了彭加木的建议，让他们重返罗布泊。
大家听到这个命令后，虽然都很不情愿，但是思想觉悟还是有的，只能硬着头皮走下去。
他们继续在当地准备好了所需的物资，又休整了四五天，在6月11日，全队开始出发了。
这次的行程接近900公里，计划从米兰农场出发，沿疏勒河古道东行，到达库木库都克。然后再往西找进入罗布泊的新路线。
彭加木计划用7天的时间穿越，然后车上只带了三桶水。为什么只带了三桶呢？因为他认为只要到了库木库都可一定能找到水。
正是因为这个决定，间接导致了彭加木最后的离奇失踪。
为了保证生命安全，队员们约定好了，如果水和油已经消耗了一半，但是路程还没有走一半，那么就必须原路返回。
这次的穿越比上次要难得多，他们没走多远就多次迷路和陷车，耗费了大量的汽油，却走得很慢。
一直到第三天，他们仅仅前进了150公里，整个路程才走了五分之一，但是汽油和水已经用了一半了。
这时候队员们开始怨声载道，抱怨不该出来走这一趟，大多数人开始打起了退堂鼓。
这时候队长彭加木站了出来，他说：“只要到了库木库都可一定能找到水。”
队员们说起了之前的约定，水已经用了一半，路程却只走了150公里，按照事先说好的情况，是时候返回了。
但是谁也说服不了彭加木，而且他是队长，大家只能继续硬撑着往前走。当天晚上，荒漠中起了一场大风，把帐篷都吹跑了，大家抓住了地上的固定物才没被吹走。
罗布泊的荒漠中，大风常年不停，平时的风都能吹起沙子和小石子，打到人的脸上生疼。
经历过这场大风后，队员们的心里防线接近崩溃了，再走下去真的要付出生命了。
化学家马仁文提出不能再走了，应该立即返回。彭加木不答应，还给大家做了思想工作，他说：“退缩就是逃兵，越是困难，越要坚持”。
大家看到身患癌症的队长都如此坚定，便起身继续前进了。彭加木还告诉大家：“我们还有电台，实在到了绝境，会利用电台呼叫救援的”。
出发的第六天，考察队到达了库木库都可西边8公里处。当时他们车上的水已经不多了，很多水装在铁桶里，在高温暴晒之下都生锈没法喝了。
这种情况下队员们觉得已经到了最后的绝境了，是时候可以用电台呼叫救援了。但是彭加木认为最好不要麻烦救援，现在已经到了库木库都可，按照前人的记载是可以找到水的。
6月16日，彭加木和司机万王轩出发去找水，结果徒劳而归。彭加木又派水文学家汪文先去找水，结果也是空手而归。
彭加木决定派一辆车去远处找水，结果队员们都认为太危险了，万一这辆车遇到危险，根本就联系不上，谁都不愿意去。
这时候，王万轩又和彭加木起了冲突。王万轩劝说彭加木还是呼叫救援吧，不要把队员们带到绝境。
彭加木生气了，冲着他吼道：“你害怕了吗”？虽然事后彭加木对王万轩道歉了，但是整个队伍的气氛还是很沉闷，谁也不想多说话。
后来，这只科考队发现了一群野骆驼。彭加木带着队伍猎杀了两只，他十分兴奋，因为国内还没有野骆驼的标本。
