罗布泊位于我国最大的内陆盆地--新疆塔里木盆地的东端，古称泑泽、盐泽或蒲昌海，蒙古语称罗布诺尔，意即“汇入多水之湖”。形状如耳，海拔768米，曾是中国著名的内陆湖泊地理。
罗布泊地区，气候异常干旱。位于西部的若羌，年平均降水量只有15.6毫米，是全国降水量最少的地方。湖面周围地形复杂，北、东面是砾石垒垒或石骨裸露的戈壁滩，南面是沙丘起伏的库姆塔格沙漠，西部则是中国最大的塔克拉玛干大沙漠，可以说整个湖盆四周都处在沙漠、戈壁的包围之中。湖区时有大风，每年刮风时间约在5个月左右。一旦大风刮起，则沙石作响，天昏地暗，日月无光，行人遇之多受其害。所以，这里风蚀地貌最为典型，驰名中外的“土丘林”即雅丹地形，在湖的西部、北部和东部均有所见。
罗布泊地处塔里木盆地最低之处，是南疆的主要河流——塔里木河及其支流孔雀河和车尔臣河、甘肃境内的疏勒河等内陆河流的归宿地。周围高山冰雪的融水是河流和湖泊的主要水源。
罗布泊系一构造断陷湖。根据地质资料分析，断陷湖盆起始于第四纪初期，当时的范围是非常辽阔的。进入历史时期后，仍有“广袤三百里”之说。在汉代，由于塔里木河等有较大的水量入湖，湖水丰盈，湖周水草茂盛，农牧业兴旺发达。当时西域三十六国之一的楼兰国，即位于湖的西部，这里曾是“丝绸之路”上一个著名的贸易站。后来由于气候变干，入湖水量大减，水面随之缩小，大片湖底裸露，成为茫茫一片盐碱滩和沼泽地。繁荣昌盛了几百年的楼兰古国，也因自然条件的不断恶化以及种种社会原因而逐渐衰败成一片废墟。现今的罗布泊，由于塔里木河及其支流孔雀河上的灌溉事业逐步发展，河水难以下泄入湖，因而逐渐干涸。
19世纪70年代，俄国人普热瓦尔斯基曾到塔里木河下游考察，声称昔日的罗布泊已经不见了，而在原罗布泊西南方向100公里的喀喇苦顺地方看到了一个湖泊，于是便认定罗布泊游移到喀喇苦顺去了，从此，便给罗布泊冠以“游移湖”之名，且广为流传。过了40多年，又有人在湖区考察，报道罗布泊又回到了楼兰废墟东面的位置，说明湖已北迁。
关于罗布泊的位置，的确存在着南北向的摆动，水域面积也有时涨时缩的变化。1931年有人实测湖面积为1900平方公里，到了1942年又有人实测已增至3 000平方公里，前后相距仅11年的时间，面积就扩大了60％。在当时的条件下，尽管测量工作尚不可能精细，然而水面涨缩变化之频繁和剧烈，还是据此可见一斑的。