根据UIC（国际铁道联盟）的定义，高速铁路是指营运速率达每小时200公里的铁路系统（也有250公里的说法）。早在20世初前期，当时火车“最高速率”超过时速200公里者比比皆是。直到1964年日本的新干线系统开通，是史上第一个实现“营运速率”高于时速200公里的高速铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到速度一定标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。广义的高速铁路包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。
历史铁路是人类发明的首项公共交通工具，在 十九世纪初期便在英国出现。直至二十世纪初发明汽车，铁路一向是陆上运输的主力。二次大战以后，汽车技术得到改进、高速公路亦大量建成，加上民航的普及，使铁路运输慢慢走向下坡。特别在美国，政府的投资主要放在公路的建设上，不少城市内的公共交通曾一度被遗弃。
世界上首条出现的高速铁路是日本的新干线，于1964年正式营运。日系新干线列车由川崎重工建造，行驶在东京－名古屋－京都－大阪的东海道新干线，营运速度超过每小时200公里。
高速铁路与汽车及民航无论是高速公路或机场都面对挤塞的问题。高速铁路的优点是载客量非常高。倘若旅程非以大城市中心为出发及目的地，使用高速铁路加上转乘的时间可能只跟驾驶汽车相若。但高速铁路毋须自行驾车会较为舒适。另一方面，虽然高速铁路的速度比不上飞机，但在距离稍短的旅程(650公里以下），高速铁路因为无需到一般是颇为遥远的机场登机，因而仍会较为省时。而且高速铁路的班次可以较为频密，总载客量亦远高于民航。
建造地区日本、法国及美国的高速铁路发展都是首先连接人口密集的大城市：日本的东京至京都；法国的巴黎至里昂；美国的波士顿至纽约、华盛顿。这样可以减少投资，需要时亦可以将原有的路轨改良后使用。
高速铁路的顾客对象多数以商务旅客为主。旅游游客是第二主要客户。以法国高速铁路为例，它连接了海岸的度假区，并且在长程路线上减价以跟飞机竞争。因为高速铁路的出现，不少以离巴黎现在低于一小时车程的地区开始成为通勤的进宅区。不少本来是偏远的地区亦得到较快的发展。西班牙及荷兰的高速铁路亦是希望得到这种效果。
世界高速铁路适合高速铁路的生存环境其实只有两条基本原则：第一是人口稠密和城市密集，而且生活水准较高，能够承受高速轮轨比较昂贵的票价和多点停靠，第二是较高的社会经济和科技基础，能够保证高速轮轨的施工、运行与维修需要。
就这两点而言，以巴黎和柏林为核心的欧洲大陆和日本密集的城市带是最适合不过的。因此世界最先进的高速轮轨技术诞生在德、法、日这3个国家就非常合乎逻辑。
日本的高速铁路“新干线”诞生于1964年。当时的东京至大阪“东海道”线仅用8年时间就收回全部投资。近40年来，新干线技术不断进步，已经构成了日本国内铁路网的主干部分。
虽然新干线的速度优势不久之后就被法国的TGV超过，但是日本新干线拥有目前最为成熟的高速铁路商业运行经验———近40年没有出过任何事故。而且新干线修建之后对于日本经济的拉动也是引起世界高速铁路建设狂潮原因之一。
TGV可能是目前惟一没有任何淫逸色彩而享誉世界的法国产品。所谓TGV是Train a Grande Vitesse（法语“高速铁路”的）简称。第一条TGV是1981年的开通的巴黎至里昂线。此后不过几个月，TGV就打败法国航空拥有了这条线路的最大客源。
1972年的试验运行中，TGV创造了当时的318公里的高速轮轨时速。
从此TGV一直牢牢占据高速轮轨的速度桂冠，目前的纪录是2007年创下的578.4 公里/小时。另外法国境内的加来至马赛线是目前世界上惟一一条超过1000公里的高速铁路运营线，在这条线路上TGV的平均时速超过300公里，表现也非常稳定。
法国TGV的最大优势在于传统轮轨领域的技术领先。1996年，欧盟各国的国有铁路公司经联合协商后确定采用法国技术作为全欧高速火车的技术标准。因此TGV技术被出口至韩国、西班牙和澳大利亚等国，是被运用最广泛的高速轮轨技术。
德国的ICE则是目前高速铁路中起步最晚的项目。ICE（Inter City Express的简称）的研究开始于1979年，其内部制造原理和制式与法国TGV有很大相似之处，目前的最高时速是1988年创下的409公里。因此现在德国与法国政府正在设计进行铁路对接，用各自的技术完成欧洲大陆上最大的两个国家铁路网的贯通。
ICE起步较晚和进展比较落后的一个重要原因是德国人在高速轮轨和磁悬浮的两线作战。由于磁悬浮在设计理念上的先天优势（没有固态摩擦），德国的常导高速磁悬浮一直是其铁路方面科研的重点。磁悬浮的设计理念与传统意义上的轮轨完全不同，因此当法国的TGV顺利投入运行，而且速度不亚于当时的磁悬浮时，德国人才开始在高速轮轨方面奋起直追，但是至今仍与法国TGV技术有不小的差距。
在认识建造高速铁路的优势后，美国奋起直追，不仅保留了原计划拆除的东北走廊电气化设施，而且在引进TGV技术的基础上，研制了具有美国特色的高速列车ACELA，该列车连接了波士顿、纽约、费城、华盛顿。是美国唯一一条高速铁路。
1971年最早的TR1型磁悬浮面世之后，至今已经有八个型号。上海磁悬浮采用的就是最新的TR8型。
日本磁悬浮研究成功是在新干线正式运行10年之后的1972年，而且研究方向是与德国完全不同的超导方式。目前日本磁悬浮已经在试验中得到552公里／小时的最高速度。但是曾经实地考察过两国线路的朱镕基总理评价日本磁悬浮的噪音和晃动都大于德国磁悬浮。日本方面也以技术尚未完全成熟为由，拒绝向中国提供磁悬浮技术。
高速轮轨和磁悬浮虽然在设计方法上有天壤之别，却还有一点是共通的，那就是关注于改变列车和轨道的接触状况以提高速度。到目前为止，磁悬浮能够达到的设计运行最高时速为450公里（德国），试验最高时速552公里（日本）。与目前最高时速的高速轮轨TGV相比，磁悬浮的纯速度领先还并不明显，但它有明显的速度潜力和能耗比、噪音等。与此大相径庭的是近年在兴起的，关注于改进机车牵引系统的摆式列车，很有可能是此后地面交通工具提高速度的另一个有益尝试。
德国、意大利和瑞典是最早进行摆式列车试验的国家，1997年以来摆式列车因为价格便宜和制造工艺相对简单，尤其是能够充分利用现有线路，不必铺设全新的铁路网络的优势，而逐渐能够在高速列车的竞争上与高速轮轨和磁悬浮分庭抗礼。
从国际趋势来看，摆式列车很有可能是一种在大规模成熟铁路网基础上完成提速，而且性价比较高的高速铁路技术。
TGV 技术
法国：TGV
法国、英国、比利时：欧洲之星
法国、比利时、荷兰、德国：Thalys
西班牙: AVE
韩国：KTX
美国：ACELA
中国：CRH3（ICE 3/ VelaroE）
ICE 技术
德国：ICE (Intercity Express)
德国、比利时、荷兰、瑞士、奥地利：ICE (Intercity Express)
中国: CRH(China Railway High-speed)
新干线技术
日本：新干线
台湾：台湾高铁
中国：CRH2（E2-1000）
Talgo技术
西班牙: Talgo350
摆式列车
意大利、芬兰、葡萄牙、捷克、斯洛文尼亚、英国：Pendolino
瑞典：X2000
瑞士: ICN
意大利、瑞士: Eurostar Italia
美国: Acela
加拿大: LRC
日本：800系新干线、N700系新干线
磁悬浮
中国上海：中国第一辆磁悬浮列车(机场快铁)
日本：山梨リニア（MLX-001），中央新干线（东京～大阪，规划中）
中国目前高速铁路
京津城际，哈大线，武广线，郑西线，京石线，汉宜线，港深广，京津城，京沪线等,到2020年，计划用6万亿修建5万公里高速铁路。
总体规化四横四纵，详见图。
中国高速铁路总体规划及展望根据《中国铁路中长期发展规划》，到2020年，为满足快速增长的旅客运输需求，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统。建设客运专线1.2万公里以上，客车速度目标值达到每
小时200公里及以上。
“五纵”客运专线：北京—上海（京沪高速铁路）、北京—武汉—广州—深圳—香港（京港高速铁路）、北京—沈阳—哈尔滨（大连）、杭州—宁波—福州—深圳（沿海高速铁路）、北京—合肥—福州—台北（京台高速铁路，大陆段叫“京福高速铁路”）。
“四横”客运专线：徐州—郑州—兰州、杭州—南昌—长沙—昆明（沪昆高速铁路）、青岛—石家庄—太原、上海—南京—武汉—重庆—成都（沪汉蓉高速铁路）。
三大城际客运系统：
环渤海地区：北京—天津
长江三角洲地区：南京—上海—杭州
珠江三角洲地区：广州—深圳、广州—珠海、广州—佛山
中投顾问认为：中国高速铁路建设进程正在不断加快，目前，武汉及周边城际圈、郑州及周边城际圈、长沙—株州—湘谭地区、长春—吉林等经济集中带或经济据点，均将规划修建城际铁路。
除此之外，广州至南宁、广州至贵阳、成都至兰州等重要省会之间或重大城市之间，将来随着经济规模的扩大和客运需求的增加，都将陆续修建200公里及以上的客运专线或城际铁路。预计到2020年，中国200公里及以上时速的高速铁路建设里程将超过1.8万公里，将占世界高速铁路总里程的一半以上。
中国高铁改变世界
2008年3月31日，时速350公里的首列国产化CRH3高速动车组在“唐车”下线，进入测试运行。
之前有外国宣称试验了500公里的高速列车，但目前全世界投入实际运营的最高速度，仍是京津城际高铁的350公里。事实上，中国的高铁速度代表了目前世界的高铁速度。作为中国第一条真正意义上的高速铁路，京津高铁从一问世就站在世界前沿，创造了运营速度、运量、节能环保、舒适度四个世界第一。中国仅仅用了5年时间，就跨越了发达国家半个世纪的高速铁路发展历程。
