Многообразна экологическая система вдоль ж. д. Цинхай-Тибет, богат и растительный мир, первичная экологическая среда занимает особое место на земле. Однако сама экология очень хрупкая, нарушишь ее — и уже не восстановишь, для восстановления покрова некоторых видов трав требуется свыше ста лет. Поэтому при строительстве ж. д. Цинхай-Тибет неизменно уделялось внимание работе по охране экологической среды. Во время проектирования было представлено множество проектов по строительству дороги через Кэкэсили, реку Чумар, Сога и другие заповедные зоны, старались избегать их, в частности, при строительстве на территории Тибета использовали Янбацзинский проект и полностью избежали Линцзуб-Пэнбоский заповедник. С различными строительными ведомствами было подписано соглашение об ответственности за окружающую среду, впервые была осуществлена система контроля окружающей среды.

По статистическим данным, на охрану окружающей среды во время строительства ж. д. было выделено более двух млрд. юаней. Основное содержание охраны окружающей среды включало два аспекта: во-первых, предупреждение загрязнения, во-вторых, охрана экологии. В основном она заключалась в перемещении растительного покрова — травы и кустов, создано свыше 30 коридоров для диких животных и проведены опыты по восстановлению растительного покрова в зонах вечной мерзлоты. После открытия ж. д. Цинхай-Тибет в 2006 году на всем ее протяжении строго контролируются выхлопы газов, высокогорные главные станции будут отапливаться с помощью печей на жидком топливе, солнечной энергии и других чистых энергоисточников. В пассажирских составах будут использованы герметически закрытые вагоны, мусор будет выноситься на определенных станциях, где он будет концентрированно утилизироваться. Все главные станции после утилизации повседневных отходов буду стремиться к нулевым отходам.