美丽寂寥的可可西里安睡在宁静中。突然，枪声打破宁静，保护站上的巡山队员被盗猎者残杀，鲜血染红戈壁，又一批藏羚羊群惨遭屠戮……一定要抓到盗猎者！
巡山队长日泰下了死命令，巡山队连夜紧急出发，闯进了正在流血的可可西里。
但是盗猎者如同鬼影般忽然消失在稀薄的空气中，留下的只是成百上千具剥去皮毛的藏羚羊尸骨……巡山队员在遍布危险的茫茫大戈壁上奋力追踪，终于，盗猎者出现在冰河对岸，队员们不顾一切地冲入湍急的冰河之中。
一场生死搏斗之后，只捕获了一些盗猎分子，狡猾的盗猎头子再次漏网。
风雪中，继续追赶盗猎分子的巡山队员已濒临绝境：车辆抛锚，汽油耗尽，食品短缺，大雪封山，巡山队员不断倒在冷枪之下……连最顽强的藏族汉子也哭喊道：我们走不出去了！
打击盗猎，是巡山队义不容辞的责任；守护家园，是巡山队不可动摇的信仰。
巡山队员顽强地在风雪戈壁中追捕盗猎者，枪声在可可西里的群山中长久地回响――这不只是一次巡山，这是一次撼人心魄的生命历险。 《可可西里》讲述的是可可西里巡山队的命运，他们从诞生到被解散。但是陆川是从一个行走的路线上去展示他们的命运的，从他们八个人进山，到只有四个人活着出来，队长被盗猎人杀了,在这个过程中他们要跟盗猎分子作战，跟环境作战，跟贫穷作战…… 整部影片像一则新闻报道，以一个随队采访的记者的角度，讲述了这个故事。荒凉的无人区，屠杀藏羚羊的场景，残酷的自然环境，凶残的猎杀藏羚羊的杀手……关于屠杀和保护藏羚羊的情节，影片都像一部纪录片一样真实而不加修饰地记录了下来。 陆川告诉记者，由于可可西里是一片陌生的土地，所以他也想用一种全新的方式去演绎这个故事，在影片中见不到任何熟悉的面孔，80%的演员是非专业的，其中有许多人是从马背和牦牛背上被“抓”下来的。
在艰苦的拍摄环境中，陆川在拍摄现场往往减镜头，完不成计划，不能拍那么细致，拍摄过程变成一场戏怎么能最准确地用最少的镜头拍完，就是把它说明白了，够用就行了。
从样片效果来看，这样做反而使得影片感觉很好，影片与我们所看到的任何类型的影片都有些不同，因为在这里没有蓄意的煽情，没有刻意的友情和爱情，演员们既不偶像，也不光鲜，个个很邋遢，衣着破旧，脸上都是皱纹和泥。但是它很简洁，大气。
甚至陆川在剪完之后，觉得它是那种自己曾经觉得不属于他的一种气质，朴素的、自然的、天成的。
这也是《可可西里》让陆川悟到的最深刻的东西，电影是怎样的：“我现在觉得我们是做内容的，不是着重于叙述的语言，你结结巴巴地说一个真理也许更好。”
