Systemy kolei dużych prędkości to pociągi, które poruszają się ze znacznie większą prędkością niż zwykłe pociągi, chociaż dokładna definicja prędkości różni się w zależności od ekspertów i agencji. Znajdujące się na wielu obszarach miejskich szybkie koleje oferują pasażerom szybką i wydajną alternatywę dla innych środków transportu publicznego. Mimo ogromnej popularności w Europie i niektórych częściach Azji, kolej dużych prędkości jest zauważalnie nieobecna w większości Stanów Zjednoczonych ze względu na przytłaczającą preferencję dla transportu osobistego przy użyciu samochodów.
Wszystkie organy zarządzające i autorytatywne oferują różne definicje tego, co stanowi system kolei dużych prędkości. Władze kolejowe Unii Europejskiej ograniczają ten termin do pociągów, które regularnie poruszają się z prędkością ponad 125 kilometrów na godzinę, chociaż limit ten jest wyższy w przypadku pociągów zbudowanych na nowszych torach. W Stanach Zjednoczonych pociągi dużych prędkości muszą podróżować z prędkością powyżej 200 mil na godzinę (90 km/h), aby zostać sklasyfikowane jako pociągi dużych prędkości.
Kolej dużych prędkości powstała w połowie XX wieku, zyskując znaczną popularność po zakończeniu II wojny światowej. Japonia była jednym z pierwszych krajów, które włączyły koleje dużych prędkości do swojego systemu transportu publicznego. Shinkansen, czyli pociąg pociskowy, został otwarty w 1964 roku jako usługa między obszarami metropolitalnymi Tokio i Osaki. Od tego czasu kolej jest modelem szybkiej, bezpiecznej i efektywnej podróży, która obejmuje większość kraju.
Podobnie jak w przypadku każdej technologii opartej na prędkości, naturalne jest, że eksperymenty nieustannie sprawdzają, jak szybko mogą podróżować pociągi. Wykorzystując najnowszą technologię, Japonia ustanawia obecnie światowy rekord prędkości, wynoszący 361 mil na godzinę (581 km/h). Pociąg, który osiągnął tę prędkość, MLX01, porusza się głównie dzięki technologii lewitacji magnetycznej. Ta nowsza metoda poruszania pociągów, często nazywana maglev, wykorzystuje magnesy do ciągnięcia pociągu z oszałamiającą prędkością dzięki obniżeniu tarcia. Chociaż obecnie działa niewiele pociągów maglev, Japonia z pewnością planuje wdrożyć tę technologię w swoim systemie kolei dużych prędkości do 2025 roku.
W związku z rosnącym zainteresowaniem środowiskiem w związku z globalnym ociepleniem kolej dużych prędkości ponownie zyskała zainteresowanie w XXI wieku. Stany Zjednoczone, kraj, który zazwyczaj unika kolei na rzecz coraz większych autostrad i nowej technologii samochodowej, rozpoczęły plany budowy kilku systemów dużych prędkości w różnych stanach. Idąc za przykładem bardzo udanej linii Acela, która łączy Nowy Jork i Waszyngton, wyborcy zatwierdzili plany i budżety dla podobnych linii kolei dużych prędkości w Kalifornii. Prowizje w Teksasie i Chicago są również zaangażowane w badania dotyczące potencjalnych korzyści płynących z nowych linii dużych prędkości.