全球高速铁路技术发展多样，各国都有其独特的创新和贡献。法国以其TGV（Train à Grande Vitesse）技术闻名，如与英国、比利时合作的欧洲之星。比利时、荷兰和德国则共享Thalys高速列车服务，而西班牙的高速铁路系统由AVE代表。韩国的高速列车KTX也是一大亮点。
德国则是ICE（Intercity Express）技术的代表，不仅在本国，还扩展至与比利时、荷兰、瑞士和奥地利的连接。中国引进了CRH3（ICE 3/ VelaroE）和CRH2（E2-1000），以及日本的新干线技术，台湾也有自己的高铁系统。
西班牙的Talgo350摆式列车和意大利的Pendolino列车在欧洲享有盛誉，瑞典的X2000和瑞士的ICN同样表现卓越。美国的Acela和加拿大的LRC也在高速铁路领域有所突破。日本则在新干线系列上不断更新，如800系、N700系、E5系和E6系，以及山梨リニア和中央新干线的规划。
中国在高速铁路技术上走在前沿，不仅拥有磁悬浮列车的实验，如上海的磁悬浮列车，还研发了真空管道磁悬浮技术，这将实现时速4000公里，能耗低且环保，几乎无噪音和废气污染，事故率极低。该项目在2007年即被列为国家级研究项目，张耀平教授等专家的专利申请已获受理。未来，真空管道磁悬浮有望实现环球旅行的两小时通勤，甚至接近第一宇宙速度，预示着一场交通运输革命的到来。
高速铁路，简称“高铁”，是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使最高营运速率达到不小于每小时200公里，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时至少250公里的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。