青藏铁路格尔木至拉萨段位于青藏高原腹地，跨越青海、西藏两省区。线路北起青海省西部重镇格尔木市，基本沿青藏公路南行，途经纳赤台、五道梁、沱沱河沿、雁石坪，翻越唐古拉山进入西藏自治区境内后，经安多、那曲、当雄至西藏自治区首府拉萨市。青藏高原具有独特的高原、高寒生态系统，有极具保护价值的特有的珍稀濒危野生动植物物种资源。有独特的气候条件，连片的冻土、湖盆、湿地及缓丘构成原始的高原面。长江、黄河、怒江、澜沧江、雅鲁藏布江等许多大江、大河都源自青藏高原，随着高原内部水热条件的差异，形成了由高寒灌丛、高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠组成的高寒生态系统，具有独特的高寒生物区系。其中，尤以高寒草原分布最广。青藏地区的高寒草原在亚洲和世界高寒地区中均具有代表性，至今还基本保持着原始的自然演变过程。
具有丰富的珍稀特有物种。青藏高原上动物物种虽少，但珍稀特有种多，种群数量大，哺乳动物共有16种，其中特有种11种，占本区总种数的68.7％。鸟类科特有种7种，占总种数的23％。植物种类有199种，其中高原特有种80种以上。
具有多样的自然景观。青藏高原自然景观自东南向西北呈现高寒灌丛--高寒草甸--高寒草原--高寒荒漠更替。既有由这些生态系统组成的水平地带系列，又有高寒草原、高寒草甸、冰雪带等垂直带系列。同时，在水平地带系列中还间布有一定面积的沼泽植被、垫状植被，更增加了自然景观的多样性。
青藏高原生态环境脆弱。由于青藏高原海拔高，空气稀薄，气候寒冷、干旱，生态系统中物质循环和能量的转换过程缓慢，致使本区生态环境十分脆弱。长期低温和短促的生长季节使寒冷地区的植被一旦破坏，恢复十分缓慢，而且加速冻土融化，引起土壤沙化和水土流失。铁路沿线的一部分地区仍为无人区，自然环境还保持着较原始的自然状态。
