高速铁路是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。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。
输送能力大是高速铁路的主要技术优势之一。日本东海道新干线高峰期发车间隔为3分半，平均每小时发车达11列，在东京与新大阪间的两个半小时的运行路程中，开行“希望”号1列、只停大站的“光”号7列以及各站都停的“回声”号3列，每天通过的列车达283列，每列车可载客1200～1300人，年均输送旅客达1.2亿人次。东海道新干线目前每天旅客发送人数是开通之初的6倍多，最高达到37万人/日(在1991年)。其他国家由于铁路客运量比日本要少，高速铁路日行车量一般在100对以内。
速度是高速铁路技术水平的最主要标志，各国都在不断提高列车的运行速度。沪杭高铁在试运行中跑出了416.6公里的世界运营铁路最高速度。高速铁路的试验速度已经超过500公里/小时, 最高运行时速度300公里以上，今后将更快。目前小汽车最高构造速度仅240公里/小时, 一般则在200公里/小时以内; 高速公路一般限速120公里/小时。飞机比高速列车快, 但机场一般远离市区, 火车站则在市中心。计算往来机场和登记时间在内, 在300-700公里范围内, 高速铁路不会慢。几种运输方式比较，高速铁路优势明显。
高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。高速铁路问世35年以来，日、德、法三国共运送了50亿人次旅客，除德国去年6月3日的事故(ICE高速列车行驶在改建线上发生事故)外，各国高速铁路都未发生过重大行车事故，也没有因事故而引起人员伤亡。这是各种现代交通运输方式所罕见的。几个主要高速铁路国家，一天要发出上千对的高速列车，即使计入德国发生的事故，其事故率及人员伤亡率也远远低于其他现代交通运输方式。因此，高速铁路被认为是最安全的。与此成对比的是，据统计，全世界由于公路交通伤亡事故每年约死亡25万～30万人；1994年全球民用航空交通中有47架飞机坠毁，1385人丧生，死亡人数比前一年增加25％，比过去10年的平均数高出20％。每10亿人公里的平均死亡数高达140人[1]。
高速铁路全部采用自动化控制，可以全天候运营，除非发生地震。据日本新干线风速限制的规范，若装设挡风墙，即使在大风情况下，高速列车也只要减速行驶，比如风速达到每秒25～30米，列车限速在160公里/小时；风速达到每秒30～35米(类似11、12级大风)，列车限速在70公里/小时，而无须停运。飞机机场和高速公路等，在浓雾、暴雨和冰雪等恶劣天气情况下，则必须关闭停运。
正点率高也是高速铁路深受旅客欢迎的原因之一。由于高速铁路系统设备的可靠性和较高的运输组织水平，可以做到旅客列车极高的正点率。
旅客乘坐高速铁路基本上可以做到随到随走，不需要候车。如沪宁城际高速铁路开行的98对(18对为高峰日开行)时速300公里及以上高速列车,不仅采用一站直达和大站、小站轮停的方式设计沿途停站,而且在昆山、苏州、无锡、常州等地区均增加了始发列车。高速列车运行规律化，站台按车次固定化等。这是其他任何一种交通工具无法比拟的。高速铁路列车车内布置非常豪华，工作、生活设施齐全，座席宽敞舒适，走行性能好，运行非常平稳。减震、隔音，车内很安静。乘坐高速列车旅行几乎无不便之感，无异于愉快的享受[2]。
如果以“人/公里”单位能耗来进行比较的话。高速铁路为1，则小轿车为5，大客车为2，飞机为7。高速列车利用电力牵引，不消耗宝贵的石油等液体燃料，可利用多种形式的能源。
当今，发达国家对新一代交通工具选择的着眼点是对环境影响小。高速铁路符合这种要求，明显优于汽车和飞机。
高速铁路投入运行以来，倍受旅客青睐，其经济效益也十分可观。日本东海道新干线开通后仅7年就收回了全部建设资金，自1985年以后，每年纯利润达2000亿日元。德国ICE城市间高速列车每年纯利润达10.7亿马克。法国TGV年纯利润达19.44亿法郎。
