Die Gesamtstrecke geht über 1956 km von Lhasa nach Xining (23 Stunden Fahrtzeit). Mit einem Scheitelpunkt von 5.072 Metern ist sie die höchstgelegene Bahnstrecke der Erde. An ihr liegen ebenfalls der höchstgelegene Bahnhof der Welt (Tanggula, 5.068 m) und der höchstgelegene Tunnel der Welt (4.905 m). In Höhen von mehr als 4.000 Metern verlaufen rund 960 km des Streckenabschnitts von Golmud bis Lhasa. Von den 1142 km dieser Strecke bestanden 42 km bereits seit 1984 (von Golmud bis Nanshankou). Die übrigen rund 1100 km sind in den Jahren 2000 bis 2006 fertiggestellt worden. Der 2006 neu eingeweihte Streckenabschnitt beginnt in Golmud , von wo die Fahrt nach Lhasa zwölf Stunden dauert. Die Lhasa-Bahn, deren bautechnische Fertigstellung im Oktober 2005 verkündet wurde, das bisher größte Eisenbahnbauprojekt des 21. Jahrhunderts. Der offizielle Eröffnungszug verließ Peking am 1. Juli 2006, dem 85. Gründungstag der Kommunistischen Partei Chinas. Im August 2006 ist die Strecke in den Regelbetrieb übergegangen. Bautechnisch ist die Bahn ebenfalls eine Besonderheit. Ein Viertel der Strecke wurde auf Permafrostboden gebaut. Dieser Boden taut im Sommer kurzzeitig auf, ohne dass der Boden durch Vegetation stabilisiert wird. Auch kann das aufgetaute Wasser nicht in den noch gefrorenen tieferen Boden abfließen. Eine Matschschicht an der Oberfläche wäre die Folge. Die Schienentrasse würde darin einsinken. Aus diesem Grund wurden besondere Abdeckungen entwickelt, um ein Auftauen zu verhindern. Spezielle Stahlröhren wurden an kritischen Streckenabschnitten verlegt, um das Auftauen des Permafrostbodens zu verhindern. 10.000 solcher Kühlstäbe mit Kühlflüssigkeit wurden in den Boden getrieben. Diese sind hohl, mit Ammoniak gefüllt und schauen drei Meter aus dem Erdreich heraus.