根据《西藏公路交通史》的记述，墨脱公路的最早勘测，始于1961年10月。西藏军区公路部长苑庆祥、助理员赵玉阶和自治区筹委交通处技术员黄炳焯、潘天锡，视察了自米林县派区经多雄拉、工布拉至墨脱的路线。他们步勘至易工伯山顶，凭望远镜俯视到墨脱县城，因下山无路，即折返。
强烈地震导致多雄拉北坡岩壁破碎，裂缝纵横交错。多雄拉南坡更陡峻，俯视如临深渊，半山以下，有古代冰川消融后形成的三级壁龛式围谷，布线很难。发源于多雄拉南坡的汗密河，比降达10%以上，波涛汹涌，吼声震耳。深谷悬崖间有多处瀑布跌水，人马路绝，只得翻工布拉绕行。
工布拉南坡冲沟自山顶直泻山脚，雨量充沛，具备了孕育冲沟泥石流的充分条件。据修筑马行道的部队官兵记录，当年8月4日至10月24日，仅有6天未下雨，其余均是雨雪，且多为中雨，估计年雨量在2400毫米以上。10月31日，视察人员随修筑马行道的官兵撤回派区，虽然林芝军分区派一个连的兵力，先一天半夜上多雄拉垭口扫雪接应，他们还是在齐胸深积雪中翻越过来的。积雪到次年6月才能融化。视察人员认为那里“公路修不通”。
很长时期以来，生活在墨脱地区的居民，每年大多只有7、8、9月才能走出大山与外界往来。外面的物资，也只有在这期间能够靠汽车、骡马、人力接力转运，才能输送进来。他们将土特产背往米林、波密交换茶叶、盐巴及日用必需品，使用的是一种特殊的背兜，上面扎着三条竹篾编带，两条挎在双肩，一条套在额头，手持T形拄杖攀援，歇息时顶撑松肩。
居民们进出墨脱不仅要攀登雪山峭壁，还要过溜索或爬独木悬梯，以岩洞歇脚。自带返回食用的糌粑、生肉等，各自挂在岩洞壁上。西藏和平解放后，政府每年要从邻近各县动员骡马1900多匹和大量人力搞运输，仍旧难以为继。
由于墨脱处于喜马拉雅断裂带和墨脱断裂带上，墨脱公路位于欧亚板块与印度板块的缝合线附近，印度洋暖湿气流与青藏高原寒冷气流交汇处。这一带，新构造运动活跃，雨水充沛，地势高差大，是世界上最不稳定的地区之一。
“墨脱公路选线勘测区域必然面临众多的自然灾害，不仅规模大，而且种类全面。别的公路修建中可能会局部遇到一两处灾害，在墨脱这里，除火山灾害外，包括地震、泥石流、滑坡、崩塌、路基水毁、冰雪害在内的灾害类型都密集出现，每公里有3.1处自然灾害。跟我们过去修的路没法比较，完全不是一个量级，难度在国内乃至世界上都是罕见的。”新的墨脱公路项目经理何先志接受采访时说。
南迦巴瓦地区位于喜马拉雅弧形山系东端的一个强地震带，据历史资料统计，1950～1966年间，发生4级和4级以上地震124次。近20年发生5级以上破坏性地震4～5次。1950年8月15日，墨脱发生8.5级大地震，山河面貌为之改观，民居和其他建筑遭到毁灭性破坏。在墨脱公路经过的区域，有7条地质断裂带从其下穿过。
无论走哪条线，墨脱公路都须穿越喜马拉雅山或岗日嘎布山。绕过两山的雅鲁藏布江，是印度洋暖湿气流的水汽通道，山峰降雪量极大。在海拔3000米以上即为自然降雪区，积雪厚度通常达5～6米。在每年4～5月的冰雪消融期，山体上方常暴发雪崩，直接危害道路设施，影响交通安全。
墨脱濒临于雅鲁藏布江大拐弯的世界第一大峡谷，其地理、气候非常特别。它不仅是板块的结合地带，也是重要的水汽通道。这种奇特的环境，既创造了无与伦比的奇迹美景，也暗含着诸多大自然的灾害，人力难以抗拒。“墨脱公路有6个‘最’：地形起伏最大、自然坡降最大、降雨量最大、地震裂度最大、地质灾害最多、地质条件最复杂。”西藏自治区交通厅厅长赵世军如此概括。
对于严酷的自然状况，交通部门很难在初期有全面认识，限于当时的条件也无法做更详细的调研与准备。
1965年，拉萨市试图打通自帕隆老虎嘴沿帕隆藏布江、雅鲁藏布江通往墨脱的道路（当时墨脱县归属拉萨市管辖）。政府动员民工700余人，在帕隆藏布江上修建了一座长80米、宽3.5米的简易悬索吊桥。继而开挖路基，但只修了4公里的道路，就花费80万元经费，牺牲了8名筑路工人。这一方案，最后因太难太险而停工。
1973年，交通部批准了西藏交通局上报的墨脱公路设计任务书。路线走向，是由雅鲁藏布江南岸米林县越德阳拉至墨脱县。9月，西藏公路勘察设计院由胡兴万队长带领一勘测队前往测量。由于原来未进行踏勘，测了10多公里后，感到选线盲目。随后，胡兴万带领技术员4人、民工4人、部队人员4人，翻德阳拉，跋涉11天，视勘至墨脱县希让村。希让是当时中方控制区的最南端，再向前就是茂密的原始林区，隐藏着印度军方的哨所。
在县委派人送粮接济下，勘测队到达当时墨脱县委所在地——马尼翁。稍事休整后，勘测队翻过易工伯山脊，视察至汗密，再返回马尼翁。胡兴万深感自易工伯山脊至墨脱太陡，布线困难。
在墨脱生病10多天后，胡兴万抱病带队沿雅鲁藏布江和帕隆藏布江上溯至帕隆，视勘了沿江线。12月底返回拉萨，即向自治区革委会领导人任荣、陈明义做了汇报。陈明义认为：经德阳拉的部分路段靠中印边境实际控制线太近，须从波密地区另寻线路。
1974年4月，胡兴万带队到波密县扎木。5月，循人行背运的古道，从两冰川之间翻越嘎隆拉，沿嘎隆藏布江，过达国钢绳人行吊桥视勘至墨脱。又翻金珠拉垭口，于7月回到帕隆藏布江上游距扎木10余公里的达兴。8月，自帕隆藏布江下游处、距扎木50公里的索瓦卡上索瓦拉（随拉）至垭口折返。该线有古道经共拿、甘登至加热萨，可与沿江线相接。
经过几次勘察，西藏交通厅逐步形成了公路进入墨脱的6条线路方案：1.翻德阳拉经希让至墨脱；2.派乡翻多雄拉经汗密至墨脱；3.从帕隆老虎嘴沿帕隆藏布江、雅鲁藏布江，走峡谷至墨脱；4.翻随拉垭口经加热萨与第三方案线路相接；5.由扎木翻嘎隆拉经达国桥至墨脱；6.由达兴翻金珠拉经兴凯至墨脱。其中第三条是沿江方案，不需要翻山。沿江方案虽然可以全年通行，但泥石流、滑坡、洪水等地质危害风险高。
经西藏自治区多部门研究权衡利弊后，最后选定了以波密的扎木镇为起点，翻越海拔4352米的嘎隆拉垭口，经洛绒登、萨拉库、达国桥到达墨脱。勘测队用4年多时间完成勘测，全长141.2公里，编制了初步设计，概算总投资额3296万元
1975年，高山峡谷的寂静被打破。7月，墨脱公路修建指挥部成立，曹成达担任党委书记兼指挥长，副指挥长为颜佳义，副书记为李兆瑞。参加工作的单位有：西藏公路工程处第一工程队，青年筑路队两个大队和52师工兵营，共2000多人，人数最多的时候超过了3000人。
1975年3月，自治区革委会颁布《关于组织青年筑路队的请示报告》，提出把自治区的3000名闲散青年动员起来，走与工农兵相结合的道路，成立青年筑路队。筑路队员，按照知青待遇，每人15元的学习费。凡是完成筑路两年的工作后，可以参加招工、征兵和招生。
李莉就是在这一年10月，由成都来工地上报到的。她当时还不到16岁，刚刚念完初中二年级。李莉的父母是18军进藏的军人，当时在西藏汽车大修厂工作。
“那一年西藏交通厅厅长汤化东提出，川藏公路是由老一代交通人修筑的，而墨脱公路应该由他们的子女来接班。而且，当时还出了‘青年筑路队’的文件，两年之后就有转正招工的机会。”30多年后，李莉回忆说，“如果不来，我们就只能去当知青，城里面也没有我们的工作。”
在工地上，李莉被分配到青年筑路队二大队二分队。报到当天，她就去驻地几公里外的队部开会。多年以后，她还记得那天的情景：她返回宿营地，要穿越4公里的原始森林，脚下是深厚而湿滑的树叶，一路上不停地摔倒。在这片遥远的高山森林里，她工作了6年。
开工以后，第一工程队首先修建了公路起点的扎木帕隆藏布江大桥。工程队由高成安带领，技术负责人是工程师王学正。第一工程队在墨脱公路修建过程中一直担负着技术难度最大和最艰险的工程，是技术骨干力量。修建扎木大桥的同时，又在3K+400处架起一座中型桥，跨过嘎隆沟口（电站桥）。工兵营和两个青年筑路大队都投入开山修路，公路跨过嘎隆沟后，顺沟西盘旋而上进入原始森林，到嘎隆寺坝于24K，有冰川泥石流和雪崩危害，但一般可以整治维持通车。
过了24K，原设计的路线是翻越嘎隆拉山垭口，这里曾有人行古道，但是山高、展线坡距短，不舒畅。施工时将路线向东移3公里多，改为翻越多热拉山垭口。该垭口比嘎隆拉垭口低200米，山体宽阔好布线。于是架设11道回头弯上到山垭口，但这一段阴坡，积雪和雪崩严重。特别是24K+500处的雪崩，据中国科学院兰州冰川冻土研究所副研究员谢自楚实地考察，认为规模之大，不低于阿尔卑斯山的雪崩。
过垭口四道回头弯下至半山台地36K，有大小5个湖潭。往下至45K反复11个回头弯道，有3处穿越于湖口瀑布之下，车行几经水帘洞，一派险境奇观。再继续往下，连绵不断的曲折转弯，进入了温热的雨林深谷。全路穿过120公里的无人区，地形复杂，险山恶水，阴雨潮湿。
李莉最初的工作和男青年一样，挖炮眼，埋炸药，爆破之后清理土方。刚刚工作了一个月，她就目睹了一场事故惨剧。一大队放炮开山没有响，工人前去查看时突然爆炸，死了4名队员。此后一天，她所在的二大队伐木也压死了一人。“那场景太悲惨了。他们的尸体放在担架上被抬下山，身上还盖着他们自己的被罩。才十七八岁的年龄，刚刚离开父母。我看了又难受，又害怕。”李莉说。
两年之后，李莉被调到了医务组，最近距离接触了死亡。“工人被炸死后，我们就用平时洗脸洗菜的盆盛水，给他清洗尸体，把四分五裂的躯干拼在一起缝合。我当时年轻，在现场一点不怕，可一旦离开，就再不敢回到帐篷里了。之后我们还用同一个盆到河边洗菜洗衣服。”尸体运不出山，就在当地掩埋。后来还有一个工班被雪崩掩埋，李莉说：“我们不敢用十字镐挖，大家用手去刨，手全冻坏了。”
1977年9月，翻越多热拉山的路开通了，队伍转到山南施工。上级要求指挥部在雪封山前，把粮食物资都运过山，储存充足，保证封山后供应，争取两年修通墨脱公路。不料粮食物资尚未运过去，大雪阻路，施工队伍怕断粮，便从山南撤了回来。这一撤，得等到次年8月才能过山施工，误时一年。区党委第一书记任荣，为此召见交通厅厅长汤化东、副厅长张如珍，要求过山修路不管有多大困难，都要想办法克服，必须抓住时机，再动员队伍过山复工，设法解决好过山施工的补给，并指派张如珍去工地坐镇指挥翻山复工。
30多年后，李莉还会梦到攀爬多热拉山口的情景：在茫茫风雪中靠着微弱的手电筒照亮前面的路，身上背着40多斤的物资，而她的体重还不到80斤。他们必须凌晨1点左右出发，夜间越过嘎隆拉山口，并在中午前返回。因为中午的阳光会把山口的雪晒软，容易发生雪崩。只有夜里的雪最硬，也最安全。
出发的时候，李莉身上会带着一块黑面馒头，冻得硬邦邦，饿了就刨开雪就着馒头吃。返回山口时，因为身上没有东西了，他们就把包装TNT炸药的油纸捆在腰上，坐在雪坡上滑下来。每天往返一趟，来回30公里。
粮食、工具运过山，大雪封了路，前后方的交通基本断绝，互相联系要靠电台和步话机。多热拉山上的路虽然通了，但是常年积雪，只有7、8、9月间，经过人工推雪，才能短时间通车，而且还面临雪崩、坍塌的危险。
翻过多热拉，进入嘎隆河谷，灾害更多，到处是水毁、滑坡、沼泽地，还有冰川泥石流。公路边修边垮，充满了灾难和险情。山谷常年笼罩在云雨之中，天气湿热，虫蛇肆虐。不仅劳动艰辛，生存也极为不易，甚至平整出一块搭帐篷的平地都是很大的工程。1978年初，筑路队修到61K，找到一块稍微平坦的草坡地，搭起帐篷住下。到天热融化后，才发现驻地是一片沼泽，泥浆有一尺多深。最后不得不砍木杆“搭桥”，和外面连接起来。
主副食品仓库用木头垫高通风，仍然发霉变质。在开山之前，只能吃这些变质食品。“只有一种脱水蔬菜，在大锅里煮着吃。一次交通厅的工作组来看我们，在厨房看见这锅菜，问这是你们喂猪的吧？炊事班回答是战友吃的。他们还不信，结果开饭时候一敲钟，大家都拿着碗过去盛菜，工作组的人看着都流泪了。”李莉说，“发霉的黄豆加点盐用水煮了，吃饭的时候一人分一碗。有个分队还因为这碗发霉的黄豆打过架。”
