Au lendemain de la fondation de la République populaire de Chine, la construction du chemin de fer menant au Tibet a été porté à l'ordre du jour de l'autorité centrale.

Dans les années 1950, celle-ci a pris la décision de construire une voie ferrée jusqu'à Lhasa, chef-lieu de la région autonome du Tibet. A partir de 1956, le premier institut de levé et d'études du ministère des Chemins de fer a parcouru les 2000 kilomètres allant de Lanzhou à Lhasa pour dresser le tracé du chemin de fer.

En 1973, le Comité central du PCC et le Conseil des affaires d'Etat ont donné plus d'une fois des instructions demandant d'accélérer le travail.

En 1984, un tronçon long de 814km (achevé en 1979) du chemin de fer Qinghai-Tibet, celui de Xining, chef-lieu de la province du Qinghai, à Golmud, ville importante de la partie occidentale de cette province, a été mis au trafic.

En juillet 1994, le Comité central du PCC et le Conseil des affaires d'Etat ont convoqué la troisième réunion sur le travail au Tibet, en demandant de prendre fermement en main les préparatifs de la construction du chemin de fer menant au Tibet.

En 1995, le ministère des Chemins de fer s'est mis à organiser l'étude et l'expertise du chemin de fer conduisant au Tibet.

En 1996, la quatrième session de la VIIIe Assemblée populaire nationale a adopté le 9e plan quinquennal de développement économique et social et les grandes lignes des objectifs à long terme de 2010. Elle a défini à cette occasion que l'examen de la construction du chemin de fer Qinghai-Tibet devait se faire aux dix premières années du 21e siècle.

En novembre 2000, le secrétaire général du Comité central du PCC Jiang Zemin a donné des directives sur la construction de ce chemin de fer. Au mois suivant, la Commission nationale du Plan a convoqué à Beijing une réunion de compte rendu et d'examen sur ce sujet et a soumis officiellement au Conseil des affaires d'Etat une proposition relative à ce projet de construction.

Le 8 février 2001, le premier ministre a tenu une réunion de travail du Conseil des affaires d'Etat pour écouter le compte rendu de la Commission nationale du Plan sur la construction du chemin de fer Qinghai-Tibet, étudier le projet de construction et approuvé sa mise à exécution.

Le 29 juin 2001, la construction a commencé.