孫中山認為，青藏鐵路通過開發礦產，可以發展西藏，“中國人則目西藏為西方寶藏，蓋因除金產豐富外，尚有他種金屬，黃銅尤其特產；故以寶藏之名，加於此世人罕知之境域，洵確當也。當世界貴金屬行將用盡時，吾等可於此廣大之礦域中求之。故為開礦而建設鐵路，為必要之圖。”然而，由於孫中山先生的早逝以及國弱民窮，青藏鐵路計劃僅僅停留在紙上而已。
民國政府幾次無果而終的嚐試
從1921年開始，國民政府政界、文化教育界及知識界等人士，興起了“開發西北、建設邊疆”的學術大討論。當時討論的核心就是“以加強和改善西北地區交通運輸建設為先列，促進西北地區的開發建設”。因此，甘青鐵路建設成為當時各界人士關注和探討的熱門話題之一，尤其是此後進入西藏的軍政要員均關注西藏交通。
1940年，時任國民政府蒙藏委員會委員長的吳忠信前往西藏主持14世達賴喇嘛的坐床典禮。在赴藏途中，他得知從印度西裏古裏出發，有兩條輕便鐵道：一至大吉嶺，一至加倫堡(現稱“噶倫堡”)。其日記記載，當吳忠信站在大吉嶺，遙望兩萬九千英尺的喜馬拉雅山，在“恣意快覽”之外，歎道印度在喜馬拉雅的鐵路是“英人經營西藏的工具也”，他說“吾國入藏交通，仍持羊腸古道，故商旅絕跡。現在西藏之交通與經濟，既握於英人之手，藏人自不願疏遠英人”。所以，要加強中央與西藏的關係，恢複“故有感情”，“一麵需積極發展交通，或可挽回頹勢也”。可見，發展西藏交通，尤其是西藏鐵路在這位朝廷大員心中是多麼重要！
但吳忠信的這種想法在西藏的權貴中，得不到支持。例如，國民政府駐藏辦事處張威白等人麵見西藏攝政熱振活佛時，熱振在保守派的壓力之下也不得不說：“交通暢達之後，漢人源源而來，愈來愈眾，西藏何以堪善其後？”其後，由於戰火連年、時局動蕩、人心渙散，鮮有人繼續關注青藏鐵路的建設。
1941年1月29日，負責財政、經濟事務的美國總統行政助理居裏，奉命與聯邦儲備銀行團理事會調查統計部主任戴培裏斯來華訪問，國民參議會參議員黃炎培等人建議蔣介石邀請居裏赴重慶，商討中英美合建中印公路之事。黃炎培向蔣介石建議道：越南被日本占據後，從印度等待運往中國的物資將更多，滇緬公路的運輸已不能滿足需求，必須另謀出路，不僅要建設中印公路，而且要建設鐵路，至於築路經費則可向美國借款。黃炎培還建議這條鐵路經過西藏東南部。在鐵路計劃成形之前，1941年國民政府軍事委員會首先製定了中印公路的路線計劃。1941年5月，國民政府派遣中印公路勘察隊攜帶測繪儀器與築路工具百餘箱從西康出發，進行這條公路的勘探。
此舉引起了英國對中國修建西藏鐵路的猜測。英國人認為中國在修建中印公路之後，可能接著修建從康定到拉薩的鐵路。不久，英印政府內部也有人宣稱計劃從大吉嶺修鐵路到江孜，然後再把它延伸到拉薩。實際上，無論中國政府還是英國政府，在當時物資匱乏、技術落後與世界大戰的局勢下修建通往西藏的鐵路，無異是空想而已。況且，英國修建從大吉嶺到江孜的鐵路，其真正目的可不僅僅是為了援助抗戰中的中國，也是希望更深入地控製西藏而已。
1943年，由於中國軍隊在西南地區抗戰失利，抗戰中心準備從西南轉向西北。西北藏區的交通也受到國民政府重視。這年，國民政府派專人踏勘甘(肅)新(疆)和甘(肅)青(海)兩條鐵路線路。
1940年，為了建設後方的鐵路工程，國民政府交通部設立了天成(天水至成都)鐵路工程局，淩鴻勳任工程局長。1942年，淩鴻勳改任寶天(寶雞至天水)鐵路工程局長之後，不僅曆經艱難奮力築路，還派遣劉寶善等工程技術人員深入西北邊地進行一些鐵路幹線的勘測工作。劉寶善一行20多人在1945年前後，沿當時的甘青公路勘測。但因馬步芳阻攔勘測人員進入柴達木盆地，劉寶善等未能繼續向西勘測。其後依此草測資料，編寫草測報告書並繪製了《蘭州—西寧段五萬分之一的平、剖麵圖》。隨著國民黨軍隊在大陸的潰敗，青藏鐵路再無人提起……