宗谷トンネル
従来は、樺太内の鉄道が日本統治時代に敷設されたという歴史的経緯から狭軌(1,067 mm軌間)を採用しており北海道以南の在来線と直結が可能なため、しかるべき設備の建設や車両の導入がなされれば、技術的には鉄道の直通運転が可能であるとされていた。しかし、2019年までに樺太内の全路線がロシア本土と同じ広軌(1,520 mm軌間)に改軌されたため、例えトンネルができたとしてもそのままでは直通できず、直通区間の改軌や三線軌条化または樺太と北海道の間で台車交換、フリーゲージトレインなど新技術の導入といった対策が必要になる。
また、現在JR貨物の貨物列車の北限は北旭川駅となっており、同駅以北の宗谷本線には定期貨物列車が乗り入れていない。名寄駅までは第二種鉄道事業の許可を有しているが、合理化のために1996年9月以降トラック輸送に切り替えられている(詳細は「名寄駅」の項目参照)。
そのため宗谷本線は現在貨物列車の運行を前提としておらず、ダイヤ上のボトルネックになることは確実である。これらの問題点の解決には設備の増強が不可欠である。さらに、現時点で利用客数が少なく大幅な赤字の続く宗谷本線のうち、稚内 - 名寄間はJR北海道が示した廃線可能性区間の候補に載っており、仮に宗谷トンネルが完成したとしても日本側の上陸地点からは鉄道が通じていない状態になる可能性すらある。
また、技術的・経済的障壁とは性質を異にするが、北方領土問題に代表される、日露間が抱えている政治的な問題も、言うまでもなく本計画の実現において障害となる。