Als Hochgeschwindigkeitsbahn bezeichnet man Züge, die auf Sondergleisen mit über 200 km/h (125 mph) fahren. Der Internationale Eisenbahnverband beschreibt einen Hochgeschwindigkeitszug als einen, der auf speziellen Gleisen schneller als 250 km/h (155 mph) oder auf ausgebauten konventionellen Gleisen 200 km/h fährt. Hochgeschwindigkeitszüge werden am häufigsten in Japan und Frankreich verwendet, aber China und die Vereinigten Staaten haben jeweils einen und erwägen eine weitere Einführung. Andere Länder mit Hochgeschwindigkeitszügen sind Belgien, Deutschland, Italien, Portugal, Südkorea, Spanien, Taiwan und das Vereinigte Königreich. Der erste Hochgeschwindigkeitszug der Welt war der Tōkaidō Shinkansen, der im Oktober 1964 vom Stapel lief und zwischen Tokio und Osaka in Japan verkehrte.
Die neueste Forschung im Bereich Hochgeschwindigkeitszüge beinhaltet die Verwendung von Magnetschwebebahnen, bei denen Magnete sorgfältig angeordnet sind, damit der Zug tatsächlich über den Gleisen schweben kann. Das ist relativ teuer, senkt aber die Reibung stark und erhöht die mögliche Höchstgeschwindigkeit. Die japanische Magnetschwebebahn JR-Maglev MLX01 erreichte 361 eine Geschwindigkeit von 580.9 km/h und stellte damit den Rekord für den schnellsten Zug auf. Der Rekord für konventionelle Bahnzüge wurde vom französischen TGV, train a grande vitesse, aufgestellt, der am 2003. April 357.2 574.8 km/h erreichte.
Hochgeschwindigkeitszüge sind ein effektives Transportmittel in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte und langen, aber nicht zu langen Entfernungen. Dies erklärt ihre Annahme in Frankreich und Japan. Die längeren Vorbereitungszeiten für den Weg zum Flughafen, das Passieren der Sicherheitskontrolle, das Einsteigen, das Rollen und den Start machen Hochgeschwindigkeitszüge unter Umständen zu einer attraktiven Alternative zum Flugverkehr. Es wurden Vorschläge für die Entwicklung von Hochgeschwindigkeitszügen zwischen Boston, New York und Washington, DC an der Ostküste und zwischen San Francisco und Sacramento in Kalifornien unterbreitet.
Einige Vorteile von Hochgeschwindigkeitszügen gegenüber dem Flugverkehr sind eine größere Kapazität, weniger Kraftstoffverbrauch, niedrigere Kosten, weniger Umweltverschmutzung und bessere Sicherheit. Als Faustregel gilt, dass Hochgeschwindigkeitszüge bei Reisen unter 3 Stunden die Flugzeuge aus Bequemlichkeit schlagen. Bei einem Hochgeschwindigkeitszug, der mit 300 km/h (186 mph) oder 400 km/h (249 mph) fährt, kann sich dies auf erhebliche Entfernungen erstrecken. Die Investitionskosten für die Investition in ein neues Hochgeschwindigkeitsbahnsystem und den Bau spezieller Gleise machen Investoren gegenüber solchen Vorschlägen misstrauisch, ein Problem, das auch bei der Kernenergie zu beobachten ist.