Inspiriert von den 1955 aufgestellten Geschwindigkeitsrekorden wurde 1970 der Prototyp TGV 001 bestellt. Dieser war mit einer Gastrubine als Antrieb geplant. Aufgrund der Oelkrise entschied man sich dann 1973, stattdessen den TGV mit Elektroantrieb auszurüsten. 1981 dann fuhr der erste TGV-Triebzug auf neugebauten Strecke Paris - Lyon und stellte dabei einen weiteren Weltrekord auf, als er 380 km/h schnell fuhr.

1983 nahm der TGV seinen fahrplanmässigen Dienst als TGV-Prais - SudEst auf. Er fuhr von Paris nach Lyon. Da die Schnellbahnstrecke mit einer Spannung von 25 000 Volt/50 Hz Wechselstrom und die Streckenabschnitte in Paris und Lyon mit 1 500 Volt Gleichstrom ausgestattet waren, war der TGV von Anfang an ein Zweisystemzug.

1985 wurde eine neue Generation des TGV lanciert, welcher an die französische Atlantikküste fahren sollte, der TGV Atlantique. 1989 nahm er den Betrieb auf alten Strecken Richtung Westen auf, 1990 konnte dann die Neubaustrecke teilweise in Betrieb genommen werden. Inzwischen ist die gesamte Strecke in Betrieb und der TGV Atlantique fährt von Paris aus in Richtung Brest, Nantes, Bordeaux und anderen wichtigen Städten der Küste.

In den Neunziger Jahren gab es noch weitere Innovationen auf dem TGV-Netz. Es wurde der TGV-Nord für die Nordküste und Fahrten nach Belgien eingeführt. Es wurden Züge zusätzlich für 15 000 Volt/16 2/3 Hz Wechselstrom ausgerüstet. Diese Züge verkehren als "Ligne de Cœur" in die Schweiz.

Als letztes wurde im Frühjahr 2001 der TGV Méditerranné eingeführt. Dieser verbindet Paris mit Marseilles und legt diese Strecke in weniger als vier Stunden zurück.