高速铁路属于技术积累到一定程度重新组合后发生的质变，个人认为本身并不属于发明，相比之下，高速铁路的各种失败的或者尚未失败的技术竞争者，比如风扇火车，喷气火车，气垫火车，磁悬浮火车，Hyperloop，这些更像是发明。
一般认为高速铁路是日本人最先建造的，以新干线作为定义参考的话，高速铁路的特征是：
- 客运专线
- 车内信号
- 适应高速运行的，简化的轨道拓扑设计
- 通勤化的运作模式
- 比一般火车快得多的速度
- 使用工频交流电作为动力
而这六点皆是之前的铁路上就存在的东西（包括特别快的火车，新干线开通的时候速度上和欧洲的客运火车比并不突出），但新干线是第一次把这些元素都组合在一起，取得了非常好的效果，极大地开发了铁路潜力，这也是之后所有高速高速铁路共同具有的模式。其实高速铁路和通勤铁路特别像。
具备上面六项技术特征的铁路，其中 1，2，4，5，6 在二战之前就已经出现，3 和 6 也在 50 年代西欧开始投入使用。另外新干线的另外一个特征，而不是所有高速铁路的特征，采用动车组结构，这个技术其实相当早就存在，这个技术的发明促生了世界范围内历史上第一次地铁建设的大爆发（1900 年到第二次世界大战前）。
特别快的火车在二战之前西欧各国就开始有尝试，英国意大利德国都有这方面的研究，总体方法其实和现在的高铁也没有特别大的差别，就是增加功率。新干线开通的时候，德国和法国已经有 200 公里时速的火车在运行了。但是单纯在普通线路或者优化的线路上开行这么快的火车效果并不好，其主要的差别来自于缺少通勤化的模式。当时德法 200 公里时速的列车类似 10 年前中国的直达特快，以夜车和连接主要城市的大特快为主，车次频率以一天一班或者两班为主，这些列车构成了著名的 TEE 网络，即跨欧特快(Trans Europ Express)，显然少量的高速列车的开行并不能取得高铁那样爆炸性的运量。事实上在欧洲，TEE 网络的衰败，即直接来自于西欧各国高铁的开通。比如法国著名的巴黎 - 尼斯疾风号列车（相当于我国的 13/14 次，一天三班），在 TGV 开通后即停运，被采用小时图的 TGV 所替换。
最后一点就是工频交流制，这在当时是比较先进的技术，工频交流制因为电压等级高，可以承载更大的能量输送，使得大量列车以高速在同一区段运行成为可能。而且因为输电距离更长，一条线路上可以减少很多供电站的架设，并且接触网可以更轻巧，使得总投资额下降。之前欧洲一直在尝试直流高速化，然而成果有限（直流车供电因为不需要车上安装整流装置，可以更轻），至今欧洲大多数的直流既有线网络都不能承载高速列车以限速运行，并不是因为线型不好，而是因为供电站和接触网无法支持这样高的功率。新干线并不是这一技术的直接发明者，最早将 25 千伏工频交流电投入使用的国家是法国。