青藏铁路东起青海省西宁市，经格尔木市，西至西藏拉萨，全长1956公里。由于青藏铁路大部分施工地段处于号称“生命禁区”的青藏高原上，工程难度大，投入高，是我国新世纪四大工程之一。

青藏铁路根据地形条件不同，大致分两大段，前半段是西宁至格尔木，地势较为平坦；后半段是格尔木至拉萨，地形、气候以及施工条件就骤然变得恶劣起来。后半段是青藏铁路最重要的一段，但是却是单线，而非常见的双线或多线。如果遇上相向而行的列车会车或者同向而行的列车超车，一条单线够用吗？

青藏高原南起喜马拉雅山脉南缘，北至昆仑山、阿尔金山和祁连山北缘，平均海拔4000米以上，是我国最大、世界海拔最高的高原，被誉为“世界屋脊”“第三极”。青藏铁路的最高点位在海拔 5072 米的唐古拉山口。

青藏高原不但海拔高，而且地形复杂，大山大河数不胜数，地势险峻多变，而且高原上分布着我国70%的冻土，是世界中低纬地区面积最大、范围最广的多年冻土区。冻土区施工是世界性工程难题，铁轨铺设成本比平原地区高出很多倍。另外，青藏高原地质活动频繁，地震频次高、强度大。在这种高海拔且自然条件如此恶劣的地区修建铁路，世界上没有先例。