Um das Biotop, die Permafrostschicht und die Feuchtgebietszonen auf dem Qinghai-Tibet-Plateau zu schützen, wurde beim Bau der Eisenbahn vielfach eine Brückenkonstruktion bevorzugt. Allein im Streckenabschnitt innerhalb der Grenzen des Autonomen Gebiets Tibet wurden dafür eigens Brücken in einer Länge von dreizehn Kilometern gebaut, die für den Schutz der örtlichen ökologischen Gegebenheiten eine wichtige Rolle gespielt haben. In der Praxis hat die Eisenbahnlinie bereits bewiesen, dass sie sowohl dem Sommer- wie auch dem Winterbetrieb gewachsen ist. Durch die Technik der Wärmeerhaltung der Fahrbahndecke deformierte sich die Gleisbettung nur in sehr geringem Maße. Sie senkte sich im Durchschnitt um etwa zwei Zentimeter, so dass sich die Abweichung im zulässigen Rahmen gehalten hat. Der Bau der Eisenbahnlinie hat die Umwelt der Hochebene nach Auskunft von Experten nicht beeinträchtigt.

Zum Schutz der Umwelt entlang der Eisenbahnstrecke werden in allen Stationen für Heizzwecke umweltfreundliche Arten der Energieerzeugung verwendet, in erster Linie Solarenergie und Windkraft; Müll und Abfälle werden in allen Stationen gesammelt und zentral entsorgt; Abwässer werden durch Aufbereitung gereinigt und nach Möglichkeit für die Aufforstungsmaßnahmen verwendet; in Personenzügen sind geschlossene Abfall- und Abwasserkreissysteme eingerichtet; der im Zug anfallende Müll wird in Säcke gepackt und an der nächsten Station zur zentralen Entsorgung abgegeben. Den Besonderheiten des Hochlands entsprechend wurde hinsichtlich des Bahnbetriebs das Modell des Zentralbahnhofs eingeführt. Auf der ganzen Strecke sind sieben Zentralbahnhöfe eingerichtet worden. Der Radius der Verwaltung und Steuerung jedes Zentralbahnhofs beträgt etwa 80 Kilometer. In diesem Umkreis ist das Personal eines Bahnhofs für Betriebssicherheit und Instandhaltung verantwortlich. Zugleich wird im Zugbetrieb möglichst die elektronische Fernsteuerung eingesetzt und eine mechanisierte Instandhaltung durchgeführt, wodurch der Umfang des Personals reduziert werden kann. Die Anwesenheit von wenigem Dienstpersonal trägt zur Schonung des Ökosystems der Hochebene bei.

Gegenwärtig implementiert die Verwaltung der Qinghai-Tibet-Eisenbahnlinie einen Mechanismus zur langfristigen Überwachung und Messung von Umweltdaten und ein Notfallsystem zur Schadensbegrenzung bei einem schweren Unfall mit Auswirkungen auf die Umwelt. Es werden Untersuchungen und Messungen an den Flussläufen und in den Biotopen entlang der Eisenbahnstrecke vorgenommen. Außerdem beobachtet man den Zug der Wildtiere und registriert Veränderungen auf den Permafrostböden. Man erhofft sich so Informationen über mögliche Veränderungen der Umweltbedingungen entlang der Eisenbahnstrecke, um im Bedarfsfall Maßnahmen zum Schutz der Umwelt ergreifen zu können und wissenschaftliche Erkenntnisse über das Ökosystem auf dem Plateau zu gewinnen.

Wenn er aus den Panoramafenstern des Zuges blickt, kann heute jeder Reisende mit eigenen Augen sehen, welch Schönheit die Qinghai-Tibet-Hochebene auszeichnet. Die Natur scheint unberührt. Auf dem „Dach der Welt“ kann man noch herrliche Schneelandschaften bewundern. Die Messwerte der staatlichen Abteilung für Umweltschutz legen nahe, dass die Umwelt auf dem Plateau beim Bau der Eisenbahnlinie und nach ihrer Freigabe für den Verkehr nicht zerstört, die Wasserqualität der Flüsse nicht vermindert, der Zug der Wildtiere nicht gestört und die natürliche Landschaft nicht beeinträchtigt wurden.