特高压这一引领国际输电技术进步方向的工程对我国提出了巨大技术挑战。该项目提出和主持实施者、国家电网公司总经理刘振亚强调，我国发展特高压需在已有科技和工业基础上自主创新，率先攻克世界上一个全新电压等级输电所需的全套技术，并立足国内、在世界上首次研制全套特高压设备。“这是我国各常规电压等级发展过程中未曾经历的重大考验”。他介绍，需要全面攻克四大突出难题：
电压控制。包括稳态电压控制和瞬态过电压抑制。特高压系统输送容量大、距离远，正常运行时，最高电压应控制在1100千伏以下，沿线稳态电压接近平衡分布，但故障断开时，电压分布发生突变，受端电压大幅抬升；开关操作时，会产生幅值极高的瞬态过电压，这些电压升高直接威胁到系统和设备安全。为确保特高压系统大容量电力可靠传输，必须攻克各种状态下电压控制难题。
外绝缘配置。包括空气间隙和固体绝缘介质沿面。特高压系统外绝缘尺度大，空气间隙的耐受电压随间隙距离增大不再线性增加，呈现明显饱和效应；我国大气环境污染严重，绝缘子在污秽情况下的沿面闪络电压大幅降低；线路铁塔高，雷电绕击导线概率明显增加。为确保特高压系统安全可靠，必须破解复杂环境下外绝缘配置的难题。
电磁环境控制。包括工频电场、工频磁场，可听噪声和无线电干扰。特高压线路、变电站构成的多导体系统结构复杂、尺度大，导体间相互影响显著，带电导体表面及附近空间的电场强度明显增大，电晕放电产生的可听噪声和无线电干扰影响突出。为确保特高压工程环境友好，必须攻克极高电场下电磁环境控制难题。
设备研制。特高压设备包括变压器、开关等9大类40余种，额定参数高，电、磁、热、力多物理场协调复杂。国外没有成熟经验可供借鉴，国内设备制造业设计研发、试验检测能力不足。按照现有技术简单线性放大，就会使得设备体积过大，造价过高，且部分设备无法运输，自主研制难度极大。为掌握核心制造技术，必须攻克成套设备研制中的系列难题。
