Yüksek hızlı demiryolu (YHD), kendine özgü ray sistemi ve bu sisteme entegre özel raylı taşıtları ile geleneksel demiryolu trafiğinden önemli ölçüde daha hızlı ulaşıma imkân tanıyan demiryolu taşımacılığı türüdür. Dünya çapında bir tek geçerli standart tanım bulunmamakla birlikte, 250 kilometre/saat (160 mph) ve üstü hıza uygun yeni demiryolu hatları ve 200 kilometre/saat (120 mph) ve üstü hıza uygun geliştirilmiş mevcut demiryolu hatları yaygın olarak yüksek hızlı demiryolu olarak kabul edilir.
Bağdat Demiryolu, Osmanlı İmparatorluğu'nda Konya'dan Bağdat'a ulaşmak üzere 1903'te yapımına başlanan 1597 km. uzunluğundaki demiryolu hattıdır. Demiryolu hattının uzunluğu İstanbul - Konya arasındaki Osmanlı Anadolu Demiryolları ve diğer bağlı hatlarla beraber 3205 km.'ye ulaşmaktadır. Zamanının en büyük altyapı projelerinden biri olan demiryolu hattının inşası on yıllar sürmüştür. I. Dünya Savaşı'nın başında bile hattın tamamlanabilmesi için 960 km. gerekmekteydi. Demiryolu hattının Bağdat'a uzanan kesimi ancak 1930'ların sonunda tamamlanabilmiş ve İstanbul'dan Bağdat'a ilk tren 1940'ta yola çıkmıştır. 1940'tan Irak'ın işgali'nin başladığı 2003'e kadar Türkiye – Suriye – Irak arasında kesintisiz bir şekilde tren işletmeciliği yapılmıştır. Irak'ın işgaliyle birlikte özellikle Irak'ta tren işletmeciliği sekteye uğramıştır. 2000'li yılların sonlarında üç ülke arasında tren işletmeciliği yeniden başlamış ancak 2011'de Suriye İç Savaşı'nın patlak vermesiyle yeniden durmuştur.
TGV Alstom ve SNCF tarafından geliştirilen ve SNCF tarafından işletilen yüksek hızlı demiryolu tren hizmetidir. 1983 yılında Paris ile Lyon arasında ilk defa seferlere başlamıştır. Şu anda Paris merkez olmak üzere çeşitli şehirlere ve komşu ülkelere seferler düzenlemektedir. 3 Nisan 2007'de 574.8 km/s ile dünya tekerlekli tren hız rekorunu kırmıştır. Ortalama hızı 200 km/s maksimum hızı ise saatte 320 km'dir.
Brenner Tüneli İtalya ve Avusturya arasında bulunan Brenner Geçidi'nde hâlen yapım aşamasında olan 56 kilometre uzunluğunda bir demiryolu tünelidir.
Yüksek Hızlı Tren ya da kısaca YHT, Türkiye'de TCDD'ye ait yüksek hızlı demiryolu hatları üzerinde TCDD Taşımacılık tarafından işletilen yüksek hızlı tren setleri ile sunulan yüksek hızlı demiryolu hizmetidir.
Gotthard Zemin Tüneli Gotthard dağ kütlesinin altından geçen bir tüneldir. 1 haziran 2016 tarihinde açılışı yapılan tünel İtalyave İsviçre arasındadır ve 57 km uzunluğundadır. Trenler saatte 250 km/h'ten fazla bir hızla Zürih ile Milano arasını 2 saat 40 dakikada alabilecekler. Tünel, Erstfeld ile Bodio arasındadır.
Ankara – İstanbul yüksek hızlı demiryolu ya da kısaca Ankara – İstanbul YHD, Ankara YHT – Halkalı arasında Yüksek Hızlı Tren hizmeti verilen azami 250 kilometre/saat (160 mph) hıza uygun çift hatlı, elektrikli, sinyalli yüksek hızlı demiryolu hattıdır.
Ankara – Sivas yüksek hızlı demiryolu ya da kısaca Ankara – Sivas YHD, Türkiye'nin Ankara ve Sivas illeri arasında yer alan ve 26 Nisan 2023'te hizmete giren yüksek hızlı demiryolu hattıdır. Çift hatlı, elektrikli ve sinyalli olan YHD hattında TCDD Taşımacılık tarafından azami 250 kilometre/saat (160 mph) hızla Yüksek Hızlı Tren seferleri düzenlenmektedir.
AlpTransit ya da Almanca kısaltması ile NEAT İsviçre'nin kuzeyi ile güneyini birleştirmeyi amaçlayan büyük bir demiryolu projesi. İsviçre Alplerini, var olan tünellerin birkaç yüz metre altından, bir dizi "base tünel" yardımıyla geçen bu demiryolu projesi, İsviçrenin gelmiş geçmiş en büyük projesidir.Güvenlik amacıyla proje kapsamındaki tüm tüneller birbirine paralel iki tünel biçimindedir ve 325 metre ara ile kurtarma tüneline geçiş boruları bulunur. Toplam maliyeti 19 milyar Fr. olarak hesaplanan projenin 13 milyar Fr.lık kısmı Gotthard Zemin Tüneli'ne ayrılmıştır. Projenin en önemli iki kısmı Gotthard Base aksı ile Lötschberg Base aksıdır. Gotthard Base aksı dünyanın en uzun tüneli olan(2016 yılı itibarı ile) 57 km. uzunluğundaki Gotthard Base tünelini de kapsayan bir dizi tünelden oluşur. Toplam uzunluğu 152 km.ye ulaşır.
Yerköy – Kayseri yüksek standartlı demiryolu ya da kısaca Yerköy – Kayseri YSD, Yerköy YHT – Kayseri YHT arasında yapımı süren 142 km uzunluğunda, 250 km/saat hıza kadar, çift hatlı, elektrikli ve sinyalli yüksek standartlı demiryolu karma (Yük-Yolcu) işletmecilik yapılması planlanan projedir.
Gürcistan Demiryolu LLC, Gürcistan'ın ulusal demiryolu şirketidir.
Finlandiya'da yüksek hızlı demiryolu özel bir hattı bulunmamakla birlikte, demiryolu ağının bazı bölümleri 200 km/sa (120 mph) hıza ulaşabilmektedir. Finlandiya ulusal demiryolu şirketi VR, yatırılabilen Alstom Pendolino trenlerini işletiyor. Trenler, Kerava ve Lahti arasındaki 75,7 km'lik bir rotada düzenli operasyonda maksimum 220 km / s hıza ulaşıyor. Yolun bu kısmı 2006'da açıldı. Trenler, Helsinki ve Seinäjoki arasındaki daha uzun bir rotada 200 km/sa (120 mph) hızla ulaşabilir ve Helsinki ile Turku arasında bu hızda zirve yapabilir.
İtalya'da yüksek hızlı demiryolu, ülkenin büyük şehirlerinin çoğunu birbirine bağlayan iki hattan oluşur. İlk hat Torino'yu Milano, Bologna, Floransa, Roma ve Napoli üzerinden Salerno'ya bağlar, ikinci hat ise Milano üzerinden Torino'dan Venedik'e uzanır ve kısmen yapım aşamasındadır. Trenler maksimum 300 km/sa (190 mph) hızla çalışır.
Birleşik Krallık'ta yüksek hızlı demiryolu, 125 mph (200 km/s) en yüksek hızlarda çalışan beş yükseltilmiş demiryolu hattında ve 186 mph (300 km/s) hıza ulaşan bir amaca yönelik yüksek hızlı hat üzerinde sağlanmaktadır.
Hindistan'da yüksek hızlı demiryolu (YHD) şu anda yapım aşamasındadır ve ülkede yüksek hızlı demiryolu koridorları veya şu anda UIC tanımı kapsamında 200 km/sa (120 mph) üzerinde çalışan hatlar bulunmamaktadır. Ancak, toplam on iki koridor planlanmış ve Mumbai ile Ahmedabad'ı birbirine bağlayan koridorlardan biri yapım aşamasındadır. 2021 itibarıyla Hindistan'ın en hızlı treni, bir deneme çalışması sırasında ulaştığı 180 km/sa (110 mph) azami hız ile Vande Bharat Express'tir. En hızlı çalışan tren ise 160 km/sa (99 mph) maksimum çalışma hızıyla Gatimaan Express'tir.
Avrupa'da yüksek hızlı demiryolu , Avrupa'da giderek daha popüler ve verimli bir ulaşım haline gelmiştir. 1980'lerde ve 1990'larda inşa edilen ilk yüksek hızlı demiryolu hatları, ülke içi koridorlarda seyahat sürelerini iyileştirdi. O zamandan beri, birçok ülke kapsamlı yüksek hızlı ağlar kurdu ve şimdi birkaç sınır ötesi yüksek hızlı demiryolu bağlantısı var. Demiryolu operatörleri sıklıkla uluslararası hizmetler işletmektedir ve hatlar sürekli olarak inşa edilmekte ve gelişmekte olan Avrupa yüksek hızlı demiryolu ağında uluslararası standartlara yükseltilmektedir.
Guiyang–Guangzhou yüksek hızlı demiryolu, sırasıyla Guizhou ve Guangdong eyalet başkentleri olan Guiyang ve Guangzhou arasında bir güney Çin'deki yüksek hızlı tren (HSR) hattı'dır. Guiguang HSR olarak da bilinen hat, yüksek hızlı yolcu demiryolu hizmetine ayrılmıştır. Hat, 856 km (532 mi) uzunluğundadır ve 250 km/saate varan hızlarda trenleri taşıyabilir. Hat 2008'den 2014'e kadar inşa edilmiş ve 26 Aralık, 2014'te açılmıştır.
Yüksek standartlı demiryolu,, yüksek performanslı demiryolu, yarı yüksek hızlı demiryolu veya orta hızlı demiryolu, konvansiyonel demiryolundan daha yüksek hız ve standartlara sahip olan ancak yüksek hızlı demiryolu olarak adlandırılacak kadar yüksek hız ve standartlara sahip olmayan şehirlerarası yolcu demiryolu hizmetlerini tanımlamak için kullanılan bir jargondur. Terim aynı zamanda planlamacılar tarafından, yüksek hızlı demiryolu ağlarını oluşturmak veya genişletmek için daha büyük çabalara alternatif olarak tren hızlarını artırmak ve seyahat süresini azaltmak için artan demiryolu iyileştirmelerini tanımlamak için kullanılır. Bazı ülkeler bunun yerine orta hızlı tren veya yarı yüksek hızlı tren terimini kullanır.
Berlin-Hamburg demiryolu yolcu, uzun mesafe ve yük trenleri için yaklaşık 286 kilometre uzunluğundaki demiryolu hattıdır. Bu hat, Almanya'da 200 km/sa (120 mph) üzerindeki tren hızlarını kaldırabilecek şekilde yükseltilmiş ilk yüksek hızlı demiryolu hattı olmuştur.
Berlin-Dresden demiryolu, Almanya'nın Berlin, Brandenburg ve Saksonya eyaletlerinde bulunan ve orijinal olarak Berlin-Dresden Demiryolu Şirketi tarafından inşa edilen ve işletilen çift hatlı, elektrikli bir ana hat demiryoludur. Berlin'den güney Teltow kırsalına ve ardından Niederlausitz ile Fläming Heath arasından Elsterwerda ve Großenhainer Pflege kırsalından geçerek Dresden'e kadar uzanır.