La LGV Interconnexion Sud est un projet de ligne à grande vitesse, qui relierait la LGV Atlantique à la LGV Sud-Est, dans le sud de la banlieue parisienne. Le projet inclue la création d'une gare TGV au niveau de l'aéroport d'Orly. Ce projet rentre dans le cadre du Grenelle de l'environnement, et plus précisément de la loi du 3 août 2009, première loi relative au Grenelle.
Le projet est principalement soutenu par les élus des régions de la façade Atlantique (Bretagne, Pays de la Loire, Aquitaine, Poitou-Charentes) ainsi que par ceux de la région Centre, car il permettrait de rapprocher ces régions du Nord et de l'Est de la France, et notamment de Lille, Strasbourg et Lyon. À ce jour, les TGV qui assurent ces liaisons doivent transiter par la ligne de Grande Ceinture entre Créteil et Massy, qui est saturée à cause des trains de la ligne C du RER et des trains de fret.
Suite à des études réalisées fin 2008 par réseau ferré de France (RFF), trois tracés sont envisagés. Ils doivent être examinés lors de plusieurs réunions en 2009 et lors du débat public de 2010, en vue d'en retenir un.
Les trois tracés sont :
Les trois cas incluent une gare TGV à Orly, et dans le troisième cas, également une nouvelle gare à Sénart, Lieusaint ou Villaroche. Les coûts annoncés varient de 1,4 milliard d'euros pour l'option n 2 à 3,5 milliards d'euros pour l'option n 3 ; l'option n 1 coûterait 2,6 milliards d'euros. La longueur du projet varie entre 16 et 32 km suivant l'option retenue.
Il y a quatre possibilités d'implantation de la gare TGV d'Orly :
Suivant la position exacte de la gare, celle-ci aura des conséquences sur Orlyval. La ligne subira les évolutions suivantes :
En 2007, il y avait 1,7 millions de voyageurs en correspondance entre les aéroports d'Orly et de Roissy.
La ligne était prévue dans le schéma directeur de la grande vitesse ferroviaire de 1992 sous le nom de « barreau sud » ; elle passait alors beaucoup plus au sud. Ce projet de ligne nouvelle devait passer par le centre de l'Essonne. L'opposition des riverains, soutenus par des élus influents d'Île-de-France, a rapidement entraîné un abandon officiel du projet.
Le Comité interministériel d'aménagement et de développement du territoire (CIADT) du 18 décembre 2003 relance le projet sous une nouvelle forme. Le débat public est prévu en 2010 autour de trois trajets possibles.