ETR 200 của Italia năm 1939 là dịch vụ tàu cao tốc đầu tiên. Nó đã đạt kỷ lục tốc độ thế giới năm 1939, lên tới 203 km/h gần MilanShinkansen thiết kế tàu cao tốc đầu tiên năm 1964, 0 Series tại Ga Fukuyama, tháng 4 năm 2002 (đã ngừng hoạt động). Những tàu Shinkansen đầu tiên chạy ở vận tốc lên tới 210 km/h, ngay sau đó tăng lên 220 km/h.

Đường sắt là hình thức vận tải số lượng lớn đầu tiên trên bộ và, trước khi ô tô bắt đầu phát triển vào đầu thế kỷ 20, nó gần như là hình thức vận chuyển độc quyền trên bộ. Từ năm 1933, các công ty tàu lửa ở châu Âu và Hoa Kỳ đã sử dụng thiết kế khí động học cho các dịch vụ vận tải bằng xe lửa cao tốc với tốc độ trung bình 130 km/h và tốc độ tối đa hơn 160 km/h. Vào thời kỳ đó người ta đã sử dụng cả loại tàu với hình dáng khí động học lẫn tàu điện nhiều toa trong các dịch vụ vận tải cao tốc.

Năm 1957, Công ty đường sắt Odakyu ở vùng thủ đô Tokyo ra mắt dịch vụ Romancecar với series tàu 3000 SE. Loại tàu này đã lập kỷ lục thế giới nhanh nhất thế giới khi chạy trên đường sắt khổ hẹp với tốc độ 145 km/h, giúp các nhà thiết kế Nhật Bản tin rằng họ có thể chế tạo các đoàn tàu an toàn và tin cậy hoạt động trên đường sắt khổ tiêu chuẩn. Trong khi tìm cách giải quyết sự quá tải của những chuyến tàu vận hành trên tuyến Tokyo-Osaka, ý tưởng về đường sắt cao tốc ra đời.

"Tàu cao tốc" đương đại đầu tiên của thế giới với lượng chuyên chở lớn (ban đầu tối đa 12 toa) là tuyến đường sắt Tōkaidō Shinkansen của Nhật Bản, khởi công từ tháng 4 năm 1959 và chính thức khai trương tháng 10 năm 1964 [4].Tàu 0 Series Shinkansen, do Công ty Công nghiệp nặng Kawasaki chế tạo, đã đạt tốc độ chuyên chở hành khách tối đa 210 km/h trên tuyến Tokyo–Nagoya–Kyoto–Osaka, với những cuộc thử nghiệm trước đó đạt tới tốc độ tối đa năm 1963 là 256 km/h.[4]

Tại châu Âu, đường sắt cao tốc bắt đầu được khởi động từ Hội chợ Vận tải Thế giới ở Munich tháng 6 năm 1965, khi tàu DB Class 103 thực hiện tổng cộng 347 chuyến đi trình diễn ở tốc độ 200 km/h giữa Munich và Augsburg. Dịch vụ thường xuyên đầu tiên ở tốc độ này là dịch vụ TEE "Le Capitole" đi từ Paris tới Toulouse sử dụng các đầu máy SNCF Class BB 9200 được chuyển đổi đặc biệt.

Định nghĩa đường sắt cao tốc

Có một số định nghĩa khác nhau về đường sắt cao tốc được sử dụng trên khắp thế giới và không có một tiêu chuẩn duy nhất. Hơn nữa, tùy mỗi địa phương lại có giới hạn tốc độ riêng[1]. EC Directive 96/58 định nghĩa đường sắt cao tốc là các hệ thống xe lửa và cơ sở hạ tầng hoạt động thường xuyên với tốc độ 250 km/h trở lên trên các tuyến đường ray mới hay 200 km/h trên các tuyến đường ray có sẵn.[1]

Tại Hoa Kỳ, đường sắt cao tốc được Cơ quan Đường sắt Liên bang Hoa Kỳ định nghĩa là có tốc độ trên 110 mph (180 km/h)[5].

Tại Nhật Bản các tuyến Shinkansen cao tốc sử dụng khổ đường tiêu chuẩn thay vì đường khổ hẹp được dùng trên các tuyến khác. Những con tàu này hoạt động với tốc độ hơn 260 km/h và không có giao cắt đồng mức.[2]

Tại Trung Quốc có hai cấp đường cao tốc. Thứ nhất là các tuyến chậm hơn hoạt động ở các tốc độ trong khoảng 200 và 250 km/h và có cả các toa chở hàng và chở khách. Thứ hai, các tuyến đường cao tốc chỉ để chở khách hoạt động với tốc độ tối đa lên tới 350 km/h.[3]

Một cách định nghĩa đường sắt cao tốc khác là phải sử dụng đường sắt hàn liền để giảm các rung động của đường và sự sai lệch giữa các đoạn ray cho phép tàu đi qua với các tốc độ hơn 200 km/h. Phụ thuộc vào tốc độ thiết kế, độ nghiêng và các phản lực có thể chấp nhận được đối với hành khách, các đường cong thường có bán kính hơn 5 km.

Cũng có một số đặc điểm chung cho hầu hết các hệ thống đường sắt cao tốc. Tất cả chúng đều hoạt động bằng điện thông qua cần phía trên và có hệ thống tín hiệu trong toa xe cũng như không có giao cắt đồng mức, dù có một số ngoại lệ như tuyến Great Western ở Anh. Các ghi cải tiến sử dụng đầu vào rất thấp và các góc tâm ghi cũng thường được sử dụng.

Các đoàn tàu hoạt động trên đệm từ được liệt vào tiêu chí đường sắt cao tốc do sự liên kết của chúng với các phương tiện chạy theo đường ray, tuy nhiên vì chúng không thể hoạt động được trên các tuyến đường sắt thông thường nên chúng cũng thường được xếp vào một tiêu chí riêng biệt.