影片《生死罗布泊》讲述了70年代末,一支由八人组成的地址科考队进入罗布泊,为国家寻找钾盐的故事。因为钾盐为国家的稀缺战略资源,所以地质队员们都以找到钾盐为己任。在经过勘察后,地质队员们把目标锁定在被称为“死亡之海”的罗布泊地区。影片一开始,就将一个天地苍凉、荒无人烟的西部景象展示给了观众。既让影迷见识了勘探队员未来工作环境的艰险,同时又将一种寂寥粗犷的自然之美,深深的刻印在观众的心里。。故事发生在20世纪70年代初的某个夏日,供职于江陵市医化所某科研人员意外死亡。得到报案后公安人员迅速出动,通过对现场的勘查很快判定,死者因与另一位助理陈小小发生过争吵,随后服毒自杀。虽然被判定为自杀,但是陈某却以“逼人致死”的罪名锒铛入狱,面临漫长的刑期。时间过了将近十年,当年参与办案的侦查员李安已成长为公安战线的精英,她的未婚夫路沙是一名科研工作者,而且与陈小小曾有过一段恋情。李安发现未婚夫对旧爱还有留恋一度心情烦躁,不过二人敞开心扉交流后,她发现当年的案件中存在许多疑点。
经过一番思想斗争以及取得上级领导的支持后,她尝试重新调查这起案件,一度被隐藏的真相慢慢浮现……。