Τα σιδηροδρομικά συστήματα υψηλής ταχύτητας είναι τρένα που λειτουργούν με σημαντικά μεγαλύτερη ταχύτητα από τα συνηθισμένα τρένα, αν και ο ακριβής ορισμός της ταχύτητας ποικίλλει μεταξύ εμπειρογνωμόνων και οργανισμών. Σε πολλές αστικές περιοχές, οι σιδηρόδρομοι υψηλής ταχύτητας προσφέρουν στους επιβάτες μια γρήγορη και αποτελεσματική εναλλακτική λύση σε σχέση με άλλα μέσα μαζικής μεταφοράς. Αν και εξαιρετικά δημοφιλές στην Ευρώπη και σε μέρη της Ασίας, ο σιδηρόδρομος υψηλής ταχύτητας απουσιάζει αισθητά στις περισσότερες Ηνωμένες Πολιτείες, λόγω της συντριπτικής προτίμησης για προσωπική μεταφορά με αυτοκίνητα.
Όλοι οι διοικητικοί και έγκυροι φορείς προσφέρουν διαφορετικούς ορισμούς για το τι συνιστά σιδηροδρομικό σύστημα υψηλής ταχύτητας. Οι σιδηροδρομικές αρχές της Ευρωπαϊκής Ένωσης περιορίζουν τον όρο σε τρένα που ταξιδεύουν τακτικά με ταχύτητες άνω των 125 μιλίων την ώρα (200 χιλιόμετρα την ώρα), αν και το όριο είναι υψηλότερο για τρένα που κατασκευάζονται σε νεότερες γραμμές. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, τα τρένα υψηλής ταχύτητας πρέπει να ταξιδεύουν πάνω από 90 μίλια / ώρα (145 χλμ / ώρα) για να ταξινομηθούν ως υψηλής ταχύτητας.
Ο σιδηρόδρομος υψηλής ταχύτητας αναπτύχθηκε στα μέσα του εικοστού αιώνα, αποκτώντας σημαντική δημοτικότητα μετά το τέλος του Β ‘Παγκοσμίου Πολέμου. Η Ιαπωνία ήταν μία από τις πρώτες χώρες που ενσωμάτωσε σιδηροδρόμους υψηλής ταχύτητας στο σύστημα των δημόσιων μεταφορών της. Το Shinkansen, ή το τρένο με σφαίρες, άνοιξε το 1964 ως υπηρεσία μεταξύ των μητροπολιτικών περιοχών του Τόκιο και της Οσάκα. Από τότε, ο σιδηρόδρομος ήταν ένα μοντέλο γρήγορων, ασφαλών και αποτελεσματικών ταξιδιών που εκτείνεται σε ολόκληρη τη χώρα.
Όπως συμβαίνει με κάθε τεχνολογία που βασίζεται στην ταχύτητα, είναι φυσικό τα πειράματα να ελέγχουν συνεχώς πόσο γρήγορα μπορούν να ταξιδέψουν τα τρένα. Χρησιμοποιώντας την πιο σύγχρονη τεχνολογία, η Ιαπωνία διεκδικεί σήμερα το παγκόσμιο ρεκόρ ταχύτητας, στα 361 μίλια / ώρα (581 χλμ. / Ώρα). Το τρένο που πέτυχε αυτή την ταχύτητα, το MLX01, κινείται κυρίως μέσω της τεχνολογίας μαγνητικής διέγερσης. Αυτή η νεότερη μέθοδος μετακίνησης τρένων, που συχνά ονομάζεται maglev, χρησιμοποιεί μαγνήτες για να τραβήξει το τρένο σε εκτυφλωτικές ταχύτητες χάρη στη μειωμένη τριβή. Παρόλο που σήμερα τρέχουν λίγα τρένα maglev, η Ιαπωνία σχεδιάζει με σιγουριά να εφαρμόσει την τεχνολογία σε όλο το σιδηροδρομικό της σύστημα υψηλής ταχύτητας έως το 2025.
Καθώς η περιβαλλοντική ανησυχία αυξάνεται μετά την υπερθέρμανση του πλανήτη, ο σιδηρόδρομος υψηλής ταχύτητας έχει κερδίσει νέο ενδιαφέρον στον 21ο αιώνα. Οι Ηνωμένες Πολιτείες, μια χώρα που τυπικά απέφυγε τους σιδηροδρόμους υπέρ μεγαλύτερων και μεγαλύτερων αυτοκινητοδρόμων και νέας τεχνολογίας αυτοκινήτων, έχει ξεκινήσει σχέδια για την κατασκευή πολλών συστημάτων υψηλής ταχύτητας σε διαφορετικές πολιτείες. Ακολουθώντας το παράδειγμα της πολύ επιτυχημένης γραμμής Acela που συνδέει τη Νέα Υόρκη με την Ουάσινγκτον, οι ψηφοφόροι ενέκριναν σχέδια και προϋπολογισμούς για παρόμοιες σιδηροδρομικές γραμμές υψηλής ταχύτητας στην Καλιφόρνια. Οι επιτροπές στο Τέξας και το Σικάγο συμμετέχουν επίσης σε μελέτες σχετικά με τα πιθανά οφέλη των νέων γραμμών υψηλής ταχύτητας.