A la veille de la Seconde Guerre mondiale, avec 3350 kilomètres de voies électrifiées, une partie non négligeable du réseau français est équipée (8%). L'électricité s'avère une carte maîtresse pour la future modernisation du rail dans un pays moins bien lôti en ressources charbonnières que ses voisins.

Les deux premières réalisations de chemin de fer à grande vitesse, dans le monde, le Tokaïdo japonais comme le TGV français, sont alimentés par le même système mis au point au début des années 50, le courant haute tension alternatif monophasé à la fréquence industrielle de 50 Hz.

Les deux pays utilisant les premiers la traction électrique sont : les Etats-Unis et l'Allemagne.

Le courant continu est développé aux Etats-Unis par Thomas Edison et produit par la firme General Electric.
En Europe, c'est la filiale Thomson - Houston qui, en fusionnant avec l'Alsacienne de construction mécanique en 1928, donnera Alsthom, le constructeur du TGV.

Le courant alternatif dont l'utilisation industrielle a été brevetée par la firme américaine Westinghouse a l'avantage de permettre l'usage de la haute tension pour une augmentation du facteur de puissance des installations.
La première réalisation aux Etats-Unis : New York - New Haven en 1905.

En Allemagne, AEG est l'inventeur du moteur synchrone triphasé. Ce moteur alternatif triphasé est le premier à confirmer l'extraordinaire capacité de l'électricité à permettre de très grandes vitesses sur rail : en octobre 1903, dans la banlieue de Berlin, des automotrices électriques (AEG et Siemens) atteignent la vitesse de 210 km/h, record mondial toutes catégories à cette époque.

Cependant, pour simplifier l'alimentation électrique des locomotives, les industriels allemands et suisses (Öerlikon, Brown - Boveri) développent l'usage de l'alternatif monophasé.

En France, la fréquence du réseau est 50 Hz. Aux Etats-Unis, elle vaut 60 Hz, tout comme au Japon.

Actuellement, le train à grande vitesse allemand ICE fonctionne sous une alimentation à une fréquence de 16^2/3 Hz.

C'est le 29 août 1920 que le gouvernement français arrête le principe de l'électrification du réseau ferré national en optant pour une alimentation en courant continu sous une tension de 1500 V.

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