青藏高原有“中华水塔”、“世界屋脊”和“地球之巅”之称，平均海拔在4000米以上，自然环境极其脆弱，山地、沙漠、戈壁占总面积的3／4左右。
青藏铁路是目前世界上最长的高原铁路，中国在该铁路的建设中贯彻预防为主，保护优先的原则，在工程的设计、建设、运营中，充分重视环境保护和生态建设工作，使高原、高寒地表植被、高原湖泊和湿地生态系统资源得到了保护。铁路建设中对自然保护区遵循
“能避绕就避绕”的原则，施工场地、便道、砂石料场的选址都要经反复踏勘确定，尽量避免破坏植被。
为了恢复铁路用地上的植被，科研人员开展了高原冻土区植被恢复与再造研究，采用先进技术，使植物试种成活率达70%以上，比自然成活率高1倍多。在铁路修建过程中，施工人员在取土前把表层的植被和表土铲除，铲除以后集中堆放、养护，取完了以后回铺。据了解，仅是沿线草皮移植的花费就高达2亿多元，回铺的草皮达数千万平方米。
为保护藏北草原，青藏铁路建设者们在海拔4300米至4500米的地段种植和移植草皮，对帮助铁路沿线恢复生态起到非常重要的作用。
在移植草皮的同时，建设者还有效地保护了被称为“高原肾脏”的高原湿地。青藏铁路建设者为保证江河源区生态功能不受影响，有效保护湿地生态环境，湿地地段的线路，选择了逢沟设桥涵、增加小桥涵密度、大量采用以桥代路、路基填筑渗水材料等措施，保证了地表径流对湿地水资源的补充，防止湿地萎缩，确保了水源涵养功能不受影响。对沿江河湖路段，制定了专项环保施工设计方案，禁止垃圾、施工废料等有害物质堆放在河流和沟渠水体附近。生产废水、生活污水经集中沉淀处理后，用于绿化或降尘，严禁排入江河水体，有效防止了对水资源及湿地造成污染。
在保护高原湖泊方面，错那湖的保护是青藏铁路上湖泊保护的典型。错那湖位于西藏安多县境内，面积400多平方公里，被当地藏族群众奉为“神湖”。青藏铁路有40余公里在湖边经过，铁路建设者通过设立沙袋防护墙、移植草皮、建立高原珍稀野生动物活动观测站和定期对湖水进行监测等形式，妥善保护了藏北高原淡水湖――错那湖。
