Los sistemas ferroviarios de alta velocidad son trenes que operan a una velocidad significativamente más alta que los trenes normales, aunque la definición exacta de velocidad varía entre expertos y agencias. Encontrados en muchas áreas urbanas, los ferrocarriles de alta velocidad ofrecen a los pasajeros una alternativa rápida y eficiente a otros modos de transporte público. Aunque es extremadamente popular en Europa y partes de Asia, el ferrocarril de alta velocidad está notablemente ausente en la mayoría de los Estados Unidos, debido a la abrumadora preferencia por el transporte personal que usa automóviles.
Los órganos rectores y autorizados ofrecen diferentes definiciones de lo que constituye un sistema ferroviario de alta velocidad. Las autoridades ferroviarias de la Unión Europea limitan el término a los trenes que viajan regularmente a velocidades de más de 125 millas por hora (200 kilómetros por hora), aunque el límite es mayor para los trenes construidos en vías más nuevas. En los Estados Unidos, los trenes de alta velocidad deben viajar a más de 90 mph (145 kph) para ser clasificados como de alta velocidad.
El ferrocarril de alta velocidad se desarrolló a mediados del siglo XX, ganando considerable popularidad después del final de la Segunda Guerra Mundial. Japón fue uno de los primeros países en incorporar ferrocarriles de alta velocidad en su sistema de transporte público. Shinkansen, o el tren bala, se inauguró en 1964 como un servicio entre las áreas metropolitanas de Tokio y Osaka. Desde entonces, el ferrocarril ha sido un modelo de viaje rápido, seguro y eficiente que se extiende por la mayor parte del país.
Al igual que con cualquier tecnología basada en la velocidad, es natural que los experimentos prueben continuamente qué tan rápido pueden viajar los trenes. Usando la tecnología más nueva, Japón actualmente cuenta con el récord mundial de velocidad, a 361 mph (581 kph). El tren que alcanzó esta velocidad, el MLX01, funciona principalmente a través de la tecnología de levitación magnética. Este nuevo método de mover trenes, a menudo llamado maglev, usa imanes para arrastrar el tren a velocidades cegadoras gracias a la fricción reducida. Aunque actualmente operan pocos trenes maglev, Japón planea implementar la tecnología con seguridad en todo su sistema ferroviario de alta velocidad para 2025.
A medida que aumenta la preocupación ambiental a raíz del calentamiento global, el ferrocarril de alta velocidad ha ganado un renovado interés en el siglo XXI. Estados Unidos, un país que típicamente ha evitado los ferrocarriles en favor de autopistas cada vez más grandes y la tecnología de automóviles nuevos, ha comenzado planes para construir varios sistemas de alta velocidad en diferentes estados. Siguiendo el ejemplo de la exitosa línea Acela que une la ciudad de Nueva York y Washington, DC, los votantes han aprobado planes y presupuestos para líneas similares de trenes de alta velocidad en California. Las comisiones en Texas y Chicago también participan en estudios sobre los beneficios potenciales de las nuevas líneas de alta velocidad.