青藏鐵路建成通車後，列車在凍土地段行駛時速將達到100公里，這是目前火車在世界高原凍土鐵路上的最高時速。

全長1142公里的青藏鐵路穿越“世界屋脊”青藏高原，其中960公里線路在海拔4000米以上。這條雪域鐵脈穿越多年連續凍土裡程長達550公里，成為世界上穿越凍土裡程最長的高原鐵路。

在多年凍土區修建鐵路，是世界性工程難題。由於凍土中含有冰，因而它是一種對溫度極為敏感且性質不穩定的土體。凍土層凍結時體積增大，形成凍脹現象；凍土層融化時，形成融沉現象。凍土中含冰量越大，凍脹、融沉現象越嚴重。嚴重凍脹、融沉病害，可能導致工程結構變形，使鐵路線路失去平順性，影響列車正常行駛。

青藏高原是世界中、低緯度海拔最高、面積最大的多年凍土分佈區。與高緯度凍土相比，青藏高原多年凍土具有溫度高、厚度薄和敏感性強的特點。青藏鐵路穿越的正是多年凍土最發育的地區。

全世界在多年凍土區修築鐵路已有百年以上歷史，但已建成的多年凍土區鐵路病害率很高，行車時速只有60公里到70公里。病害地段列車慢行透過，使鐵路運輸效率受到很大影響。

青藏鐵路開工之前，多年凍土與高寒缺氧、生態脆弱成為中國鐵路建設者面臨的三大世界性築路難題。為了破解多年來困擾世界高原鐵路建設領域的凍土問題，中國鐵路科研部門早在上個世紀60年代初就組織科技力量在青藏高原海拔4800多米的風火山一帶，建立了凍土科研基地——風火山觀測站。40餘年來，科研人員在雪山下的凍土試驗段堅持觀察記錄氣象和凍土變化，為青藏鐵路建設積累了1200多萬個寶貴資料。

2006年3月1日，青藏鐵路開行貨物列車進行工程運營試驗；5月1日，青藏鐵路格拉段開行不載旅客的旅客列車。