El tren de alta velocidad se refiere a los trenes que viajan en vías especiales a más de 200 km / h (125 mph). La Unión Internacional de Ferrocarriles describe un tren de alta velocidad como uno que viaja a más de 250 km / h (155 mph) en vías dedicadas, o 200 km / h en vías convencionales mejoradas. Los trenes de alta velocidad se utilizan más ampliamente en Japón y Francia, pero China y Estados Unidos tienen uno y están considerando una mayor adopción. Otros países con trenes de alta velocidad incluyen Bélgica, Alemania, Italia, Portugal, Corea del Sur, España, Taiwán y el Reino Unido. El primer tren de alta velocidad del mundo fue el Tōkaidō Shinkansen, lanzado en octubre de 1964, que viajó entre Tokio y Osaka en Japón.
La última investigación sobre trenes de alta velocidad implica el uso de vías de levitación magnética, donde los imanes se colocan cuidadosamente para permitir que el tren flote sobre las vías. Esto es relativamente caro, pero reduce en gran medida la fricción y aumenta la posible velocidad máxima. El tren japonés de levitación magnética, JR-Maglev MLX01, alcanzó las 361 mph (580.9 kph) en 2003, estableciendo el récord de tren más rápido. El récord de trenes ferroviarios convencionales lo estableció el TGV francés, train a grande vitesse, que alcanzó las 357.2 mph (574.8 kph) el 3 de abril de 2007.
Los trenes de alta velocidad son una forma eficaz de transporte en áreas donde la densidad de población es alta y las distancias son largas pero no demasiado largas. Esto explica su adopción en Francia y Japón. Los tiempos de preparación más prolongados asociados con ir al aeropuerto, pasar los controles de seguridad, abordar, rodar y despegar, hacen que los trenes de alta velocidad sean una alternativa atractiva a los viajes aéreos en determinadas circunstancias. Se han presentado propuestas para el desarrollo de trenes de alta velocidad entre Boston, Nueva York y Washington, DC, en la costa este y entre San Francisco y Sacramento en California.
Algunas de las ventajas de los trenes de alta velocidad sobre los viajes aéreos son una mayor capacidad, menos gasto de combustible, menor costo, menos contaminación y mejor seguridad. Como regla general, se considera que los trenes de alta velocidad superan a los aviones en conveniencia para viajes de menos de 3 horas. Para un tren de alta velocidad que viaja a 300 kph (186 mph) o 400 kph (249 mph), esto puede extenderse a distancias significativas. El costo de capital de invertir en un nuevo sistema ferroviario de alta velocidad y construir las vías dedicadas hace que los inversores desconfíen de tales propuestas, un problema que también se observa en la energía nuclear.