青藏線大部分線路處於高海拔地區和“生命禁區”，青藏鐵路建設面臨著三大世界鐵路建設難題：千里多年凍土的地質構造、高寒缺氧的環境和脆弱的生態。

一、千里凍土

凍土在凍結狀態下體積膨脹，到夏季則凍土融化體積縮小。在這兩種現象的反覆作用下，道路或房屋的基底就會出現破裂或者塌陷。

青藏高原緯度低、海拔高、日照強烈、地質構造運動頻繁，其多年凍土的複雜性和獨特性舉世無雙。

中國科學家採取了以橋代路、片石通風路基、通風管路基（主動降溫）、碎石和片石護坡、熱棒、保溫板、綜合防排水體系等措施  ，凍土攻關取得重大進展，青藏鐵路的凍土研究基地已成為中國乃至世界上最大的凍土研究基地。

二、高原病

青藏鐵路海拔4000米以上的地段佔全線85%左右，年平均氣溫在0℃以下，大部分地區空氣含氧量只有內地的50%-60%。

高寒缺氧，風沙肆虐，紫外線強，自然疫源多，被稱為人類生存極限的“禁區”。青藏鐵路沿線的所有重點施工段，基本配有高壓氧倉等先進裝置，有效地解決了建設者缺氧困難。

青藏鐵路也是民工待遇最高的鐵路工程專案之一，鐵路部門投巨資對民工管理實行三統一：“統一生活、統一居住、統一飲食”；第一次規定民工日最低工資，對民工實行免費醫療保障。 

著名的風火山隧道，開始施工時工人吃不消，後來請專家來，在當地建立供氧站，山洞裡採用瀰漫式供氧（達到海拔3千多米那種氧氣程度），外面還有吸氧吧以恢復體力（達到低海拔那種氧氣程度），最終克服問題。

三、生態環保

青藏鐵路穿越了可可西里、三江源、羌塘等國家級自然保護區，因地處世界“第三極”，生態環境敏感而脆弱。

青藏鐵路經過可可西里和羌塘兩個國家級自然保護區。為保護野生動物，鐵路沿線修建了25處野生動物遷徙通道。

青藏鐵路建設總指揮部的電子監測證實，大批藏羚羊透過鐵路沿線的野生動物通道自由遷徙。

環保總局等部門的調查表明，青藏鐵路開工建設以來，沿線凍土、植被、溼地環境、自然景觀、江河水質等，得到了有效保護，青藏高原生態環境未受明顯影響。