L'histoire des chemins de fer français débute au début du XIX siècle. Elle consiste en sept grandes phases qui ont en commun une forte volonté politique de l'État dans les orientations choisies et les moyens mis en œuvre. Il faut cependant noter que la France à longtemps possédé un important réseau secondaire, appartenant à des compagnies privées, à voies métriques et étroites.
1933, révision de la convention ferroviaire de 1921
1934, le gouvernement Doumergue d'union nationale décide de contingenter provisoirement par voie réglementaire, en interdisant toute nouvelle activité, les transports routiers et fluviaux de voyageurs et de marchandises pour compte d'autrui. De plus, par un avenant de 1933 à la convention de 1921, les obligations imposées aux compagnies ferroviaires ont été allégées moyennant un contrôle plus étroit de leur gestion par l'État.
Chaque Fonction (Infra, Commercial, ...) devient complètement indépendante de toutes les autres.
Après de nombreux essais, la première électrification industrielle eu lieu à Saint-Etienne sur une ligne de 2,8km comprenant 2 tunnels et servant à l'évacuation du charbon. Elle fut mise en service en 1893 par l'ingénieur Auvert du PLM. C'est donc la première électrification en France sur la ligne de Montmartre à la Béraudière à Saint-Etienne (42) ville déjà berceau du rail par la première ligne Saint-Etienne - Andrézieux.
L'électrification des chemins de fer en France a vraiment commencé vers 1900. Le Paris-Orléans (PO) et la compagnie de l'État (Ouest-État) choisirent le courant continu à 550 V avec alimentation par troisième rail pour électrifier des lignes de la banlieue parisienne. Ce choix s'explique par les avantages du moteur à courant continu : d'une part il permet de développer un couple important à basse vitesse, nécessaire pour faire démarrer un train, d'autre part on peut faire varier simplement sa vitesse de rotation, et donc celle de la locomotive dans une large plage. Cependant le choix d'une tension relativement basse (jusqu'à 700 V dans les premières années) limitait la puissance disponible.
En 1908, la compagnie du Midi choisit d'électrifier ses lignes des Pyrénées avec du courant alternatif 12 kV à la fréquence 16 2/3 Hz.
En 1920, le gouvernement, pour éviter une « balkanisation » du réseau, décida d'imposer le courant continu 1500 V pour toutes les nouvelles électrifications.
«En gros la Suisse possédait énormément de houille blanche ainsi que des constructeurs ferroviaires et électriques ( Winthertur). Au départ on voulait utiliser des moteurs triphasé sur le Simplon (moteurs industriels) et l'on avait une peur bleue du continu ( faible tension, intensités élevés donc nécessité d'un rhéostat difficile à installer).
En raison des contraintes techniques de l'époque, on s'en tint donc, après le triphasé qui est très complexe et peu souple ( crans de marche réguliers ), au monophasé. Mais un nouveau problème surgit : comment démarrer ? Plus la fréquence est élevée, plus il y a de commutations, plus cela entraine de flashs, ce qui est néfaste au moteur à la mise en vitesse. Si la fréquence est de 50 Hz ( fréquence du courant industriel ), le courant changera 100 fois de sens à la seconde. Donc, on constata qu'aux environs de 15 Hz, cela était acceptable pour les moteurs en alimentation directe via un graduateur. On choisit 16, 2/3 parce que c'était le tiers de 50 Hz, fréquence du réseau industriel naissant. Pour produire l'énergie, une utilisait des génératrices spéciales dans des centrales électriques du réseau privé électrique des compagnies de chemin de fer ) ou l'on se servait de groupes tournants triphasés qui convertissaient du 50 Hz en 16 2/3. Pour le choix de la tension, au départ on utilisait du 10 à 12 KV selon les compagnies, qui fut relevé à 15 KV vu l'augmentation des puissances appelées. C'est pourquoi, le réseau midi, riche en houille blanche, lança un programme ambitieux d'électrification en 12 000 volts 16 2/3 Hz. Perpignan-Villefranche fut la première ligne électrifiée et la seule non convertie en 1 500 volts. La première guerre ralentit les travaux et quelques lignes furent exploitées sous cette tension. Mais une mission française gouvernementale, après études aux États-Unis (où l'anarchie régnait, tout le monde mettant en place sa tension et sa fréquence) imposa à toutes les compagnies de métropole le 1 500 volts qui, si besoin était, pouvait être converti en 3 000 volts. On imposa le 3 000 volts au Maroc et en Algérie pour espacer les sous-stations. En fait, vu les connaissances techniques de l'époque, le 16,2/3 était un bon système, meilleur que le continu mais il aurait fallut changer le système d'exploitation et alléger les trains de marchandises. De plus, les autorités militaires ne voulaient pas une tension identique à celle des Allemands pour des raisons stratégiques ! Il a fallu attendre les années 1950 pour que le ministère de la guerre lève son véto à l'électrification hyper-rentable des régions industrielles du Nord-Est!
Dans les années 55/65 la DB qui commençait à se remettre de ses destructions lança une vague d'électrification ambitieuse qui couvrait la Sarre, la vallée du Rhin, la Ruhr et la prolongement jusqu'à Hambourg ! La Bavière quant à elle connut sa vague avant et pendant la Seconde Guerre mondiale.
Les dirigeants de l'époque, en collaboration avec les français (contrairement à la croyance populaire, les industriels des 2 pays étaient très proches et partageaient plus d'opinions qu'aujourd'hui) évoquèrent un réseau en 25 000 volts 50 Hz. Si les français et les luxembourgeois avaient réussi là où ils avaient échoué (ligne du Hollenthall en 20 KV 50 Hz ) pourquoi ne pas essayer ? Mais c'était sans compter sans la frange bavaroise de la DB qui refusa ce mode au titre d'unicité du réseau.