Železniški sistemi za visoke hitrosti so vlaki, ki vozijo z bistveno višjo hitrostjo kot običajni vlaki, čeprav se natančna definicija hitrosti razlikuje med strokovnjaki in agencijami. Železnice za visoke hitrosti, ki jih najdemo v številnih mestnih območjih, potnikom ponujajo hitro in učinkovito alternativo drugim načinom javnega prevoza. Čeprav je izredno priljubljena v Evropi in delih Azije, je železnica za visoke hitrosti v večini Združenih držav opazno odsotna zaradi velike preference osebnega prevoza z avtomobili.
Vodstveni in avtoritativni organi ponujajo različne definicije tega, kaj sestavlja železniški sistem za visoke hitrosti. Železniške oblasti Evropske unije omejujejo izraz na vlake, ki redno vozijo s hitrostjo nad 125 milj na uro (200 kilometrov na uro), čeprav je omejitev višja za vlake, zgrajene na novejših tirih. V Združenih državah morajo vlaki za visoke hitrosti potovati s hitrostjo nad 90 mph (145 km/h), da se uvrstijo med visoke hitrosti.
Železnica za visoke hitrosti je bila razvita sredi dvajsetega stoletja in je postala zelo priljubljena po koncu druge svetovne vojne. Japonska je bila ena prvih držav, ki je v svoj sistem javnega prevoza vključila železnice za visoke hitrosti. Shinkansen ali hitri vlak je bil odprt leta 1964 kot prevoz med metropolitanskimi območji Tokio in Osaka. Od takrat je železnica vzor hitrega, varnega in učinkovitega potovanja, ki se razteza po večini države.
Kot pri vsaki tehnologiji, ki temelji na hitrosti, je naravno, da eksperimenti nenehno preizkušajo, kako hitri vlaki lahko potujejo. Z uporabo najnovejše tehnologije Japonska trenutno zahteva svetovni rekord v hitrosti, pri 361 mph (581 km/h). Vlak, ki je dosegel to hitrost, MLX01, vozi predvsem s tehnologijo magnetne levitacije. Ta novejši način premikanja vlakov, ki se pogosto imenuje maglev, uporablja magnete za vlečenje vlaka pri osupljivi hitrosti zaradi zmanjšanega trenja. Čeprav trenutno obratuje le nekaj vlakov na magnetni ravni, Japonska samozavestno načrtuje, da bo do leta 2025 uvedla tehnologijo v svoj sistem za visoke hitrosti.
Ker se zaradi globalnega segrevanja povečuje skrb za okolje, je v 21. stoletju ponovno pridobilo zanimanje za visoke hitrosti. Združene države Amerike, država, ki se običajno izogiba železnicam v korist večjih in večjih avtocest in nove avtomobilske tehnologije, so začele načrtovati gradnjo več sistemov za visoke hitrosti v različnih državah. Po zgledu zelo uspešne proge Acela, ki povezuje New York City in Washington, DC, so volivci odobrili načrte in proračune za podobne železniške proge za visoke hitrosti v Kaliforniji. Komisije v Teksasu in Chicagu prav tako sodelujejo v študijah o možnih koristih novih prog za visoke hitrosti.