在二戰後，民用航空和汽車產業的興起，對鐵路造成了巨大沖擊。為了應對時代的變化，鐵路行業的現代化建設勢在必行，其中最傑出的代表就是高鐵。
高鐵屬於一種廣義的電氣化鐵路，它區別於傳統電氣化鐵路的主要差異兩點，一是高鐵列車的外形經過大量的流體力學優化，在相同速度下阻力只有傳統的電氣化鐵路的20%。二是高鐵列車每節車廂都能驅動列車前進，只有20%不到的動力是車頭提供，大於80%的動力由車廂提供，這等於分散了火車頭的工作量。
換言之，我們過去常說的“火車跑得快，全靠車頭帶”，在高鐵列車上就不適用了。因為即便沒有車頭，高鐵車廂也能在鐵軌上奔馳。高鐵列車火車頭的最大作用，是車頭的流線型設計可以大幅降低高速運行下的空氣阻力。
經過這些優化，高鐵能夠以極快的速度行駛，目前實際運營中的最快高鐵是中國的復興號，其持續運營速度可達到350km每小時。
率先進行高速鐵路技術變革的是我們一衣帶水的鄰邦，日本。
在20世紀50年代，日本將“新幹線”的計劃提上議事日程。在上世紀50年代末、60年代初，日本投入了3800億日元用於“東海道新幹線”建設。在1964年奧運會前夕，日本“新幹線”在試運行中取得了4小時的佳機，相對於傳統鐵路線快了6小時40分鐘。在上世紀70年代，日本的另外幾條新幹線也相繼修建完成，高速鐵路總里程數達到3000多公里。
日本的高鐵技術不僅起步早，而且技術標準也比較高，規劃完備周詳，留下了很多可以借鑑的經驗。比如大量運用風洞和計算機手段對車頭造型進行比選，得出相對最佳的方案。又如在線路規劃施工時就大量採集路線相關數據，並整合到電子信號控制系統中去，這樣可以縮短試運營時間，還能有效的提高列車的正點率。事實上，日本“新幹線”自開通以來就以準時而聞名於世（當然，這一切都已經是過去式了，如今在車速、穩定性、舒適性、準時等方面，中國高鐵可謂獨孤求敗）。
在日本之後，法國也決定製造名為“TGV”的專用子彈高速列車，用於緩解法國主要城市之間運力緊張的情況。在1976年，第一條法國高速鐵路開工，1981年，巴黎——里昂快線建成通車，至2013年，法國共建成高速鐵路1907公里。
緊隨法國之後的是德國，德國的高鐵建設選擇了與眾不同的發展模式。德國高鐵按路段修建，列車則需要在傳統鐵路和高鐵之間頻繁地來回切換。在1991年，德國第一列高速城際特快列車在漢諾威和維爾茨堡之間開通運營。
雖然日本、德國、法國在高速鐵路技術上取得了突破，但因人口和國土相對有限，無法形成規模效應，相對於公路運輸和航空運輸，日本、德國、法國的高速鐵路並沒有太多比較優勢，德國甚至還出現長途大巴乘客逐年上升的情況。直到中國高鐵橫空出世，使鐵路這項十九世紀的科技發明浴火重生。