برقی‌کردن راه‌آهن که برای نخستین‌بار بیش از ۱۲۰سال پیش از سوی زیمنس ابداع و به‌وسیله شرکت جنرال‌الکتریک در پایان قرن ۱۹میلادی و حتی قبل از تجاری شدن لکوموتیوهای دیزلی عملیاتی شد، با هدف استفاده از منابع تولید قدرت ثابت زمینی، کاهش هزینه‌ها و مشکلات جابه‌جایی منبع تولید قدرت توسعه یافت.
با وجود آغاز این حرکت صنعتی در امریکا مشاهده می‌شود که بیشترین توسعه راه‌آهن برقی در کشورهای اروپایی محقق شد که هدف اصلی آنها حمل‌ونقل مسافر بوده و به‌تدریج با گسترش این رویکرد به کشور روسیه و کشورهای دیگر و به تازگی نیز چین، حمل‌ونقل برقی در بخش بار توسعه یافته است.
در راه‌آهن‌های معمولی، چنانچه ترافیک در سطح بالایی نباشد ابتدا مسیر به صورت یک‌خطه تعریف می‌شود، سپس دو خطه و در نهایت برقی می‌شود. حداکثر سرعت در راه‌آهن‌های برقی به ۲۰۰ تا ۲۵۰ کیلومتر در ساعت محدود می‌شود. در مقابل راه‌آهن‌های پرسرعت که سرعت عملیاتی آنها بیش از ۲۵۰ کیلومتر در ساعت است به مسیرهایی گفته می‌شود که از ابتدا به صورت دوخطه و برقی طراحی و ساخته می‌شود. سرعت عملیاتی این راه‌آهن‌ها در حال حاضر به بیش از ۳۵۰ کیلومتر در ساعت افزایش یافته است. خطوط راه‌آهن پرسرعت که برای نخستین‌بار در سال ۱۹۶۴م از سوی ژاپن و با نام شینکانسن با سرعت ۲۱۰ کیلومتر در ساعت معرفی شد، هم‌اکنون در کشورهای ژاپن، فرانسه، ایتالیا، آلمان، اسپانیا، تایوان، چین، ترکیه و کره‌جنوبی در حال بهره‌برداری است. تناسب سیستم برای اجرا، وابسته به عوامل مختلفی است که بهتر است برای هر مسیر به طور جداگانه بررسی و مشخص شود.
به عنوان نمونه برای مسیر تهران ـ مشهد که یک مسیر مناسب، طولانی و پرتردد است به دلیل دوخطه بودن مسیر فعلی، مطلوب است ابتدا این خط‌آهن برقی شود که در صورت این اقدام، می‌توان با هزینه‌ای معقول، نتایج بسیار درخشان آن را در کوتاه‌مدت به‌دست آورد در حالی که برای راه‌آهن تهران ـ اصفهان، مسیر فعلی که به ایستگاه جنوب شهر اصفهان با فاصله زیاد منتهی می‌شود، مسیر مناسبی نیست. از سوی دیگر بخش عمده‌ای از این مسیر یک‌خطه است و به همین دلیل برقی‌سازی این مسیر نتایج موردنظر را درپی نخواهد داشت. بنابراین بهترین اقدام برای برقی‌سازی راه‌آهن تهران ـ اصفهان احداث یک خط آهن پرسرعت مستقل و جدید است. براساس مطالعات انجام شده در سال ۸۲ برقی‌سازی راه‌آهن تهران ـ مشهد نسبت به استفاده از قطار دیزلی با حدود ۱۰میلیون مسافر اقتصادی‌تر است. این در حالی است که تعداد مسافر این مسیر مدت‌هاست از مرز ۱۵میلیون مسافر نیز گذشته است. با برقی کردن این مسیر بهره‌وری لکوموتیو تا ۴ برابر و بهره‌وری واگن مسافری تا ۳ برابر می‌تواند افزایش داشته باشد. نکته مهم دیگر این است که مسیر تهران ـ مشهد حدود نیمی از کل مسافران راه‌آهن را به خود اختصاص داده و در مطالعات مشاور خارجی در سال ۸۶ به‌عنوان الویت نخست برقی‌سازی در راه‌آهن ایران تعیین شده است.
