青藏鐵路格爾木至拉薩段位于青藏高原腹地，跨越青海、西藏兩省區。線路北起青海省西部重鎮格爾木市，基本沿青藏公路南行，途經納赤臺、五道梁、沱沱河沿、雁石坪，翻越唐古拉山進入西藏自治區境內后，經安多、那曲、當雄至西藏自治區首府拉薩市。青藏高原具有獨特的高原、高寒生態系統，有極具保護價值的特有的珍稀瀕危野生動植物物種資源。有獨特的氣候條件，連片的凍土、湖盆、濕地及緩丘構成原始的高原面。長江、黃河、怒江、瀾滄江、雅魯藏布江等許多大江、大河都源自青藏高原，隨著高原內部水熱條件的差異，形成了由高寒灌叢、高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠組成的高寒生態系統，具有獨特的高寒生物區系。其中，尤以高寒草原分布最廣。青藏地區的高寒草原在亞洲和世界高寒地區中均具有代表性，至今還基本保持著原始的自然演變過程。
具有豐富的珍稀特有物種。青藏高原上動物物種雖少，但珍稀特有種多，種群數量大，哺乳動物共有16種，其中特有種11種，占本區總種數的68.7％。鳥類科特有種7種，占總種數的23％。植物種類有199種，其中高原特有種80種以上。
具有多樣的自然景觀。青藏高原自然景觀自東南向西北呈現高寒灌叢--高寒草甸--高寒草原--高寒荒漠更替。既有由這些生態系統組成的水平地帶系列，又有高寒草原、高寒草甸、冰雪帶等垂直帶系列。同時，在水平地帶系列中還間布有一定面積的沼澤植被、墊狀植被，更增加了自然景觀的多樣性。
青藏高原生態環境脆弱。由于青藏高原海拔高，空氣稀薄，氣候寒冷、干旱，生態系統中物質循環和能量的轉換過程緩慢，致使本區生態環境十分脆弱。長期低溫和短促的生長季節使寒冷地區的植被一旦破壞，恢復十分緩慢，而且加速凍土融化，引起土壤沙化和水土流失。鐵路沿線的一部分地區仍為無人區，自然環境還保持著較原始的自然狀態。
