La liaison ferroviaire de Paris à Clermont-Ferrand est ouverte en 1858, soit relativement tard par rapport aux autres grandes radiales. Elle n'a profité de quelques améliorations qu'à la fin du XXe siècle, notamment l'électrification en 1500 V continu de Moret - Veneux-les-Sablons à Montargis et en 25 kV 50 Hz de Montargis à Clermont-Ferrand entre 1988 et 1990.
En effet, le projet d'électrification de la relation (353 kilomètres entre Moret-sur-Loing et Clermont-Ferrand), décidée lors du Comité interministériel d'aménagement et de développement du territoire (CIAT) de mai 1982, a pour objectif de désenclaver le Massif central et le Nivernais en réduisant le temps de trajet pour les voyageurs. Bien que la SNCF ait eu une préférence pour l'électrification de l'itinéraire via Vierzon, Bourges et Saincaize, qui permettait un meilleur phasage du projet et une plus forte rentabilité, les pouvoirs publics ont considéré comme inacceptable l'absence d'amélioration apportée à la desserte du Nivernais. L'électrification, dont les travaux s'étalent sur six ans à partir de 1984, se déroule en quatre étapes : Moret - Nevers en mars 1988, Nevers - Saincaize en septembre 1988, Saincaize - Saint-Germain-des-Fossés en mai 1989, et enfin Saint-Germain-des-Fossés - Clermont-Ferrand en mars 1990. L'opération s'est élevée à 397 millions d'euros, aux conditions économiques de 2004.
En 1988, deux millions de voyageurs ont emprunté la ligne. En 2008, le trafic voyageurs sur l'axe Paris - Clermont-Ferrand s'est élevé à 2,6 millions de voyageurs. En revanche, le trafic des seuls Corail Téoz n'a évolué que d'1,6 million de voyageurs en 1988 à 1,7 million en 2006. L'électrification, puis le lancement des Corail Téoz en 2003, n'apparaît donc pas comme significative dans cette croissance.
Cependant cette ligne apparaît toujours comme étant une ligne en impasse : elle n'est prolongée au-delà de Clermont-Ferrand par aucune ligne ferroviaire majeure (les lignes au-delà étant toutes à voie unique à partir d'Arvant, et aucune n'est électrifiée), et les Téoz sont tous terminus à Clermont-Ferrand, depuis décembre 2007, date de l'arrêt du Cévenol qui se prolongeait sur la ligne des Cévennes ainsi que l'Aubrac qui faisait de même sur la ligne des Causses.