En décembre 2009, des travaux dans l'arc jurassien notamment de renforcement de l'électrification sur la ligne Dijon - Vallorbe, ont permis un gain de temps de 11 à 15 minutes sur le parcours Paris-Lausanne.
Pour la desserte de Lausanne et de Berne (ainsi que les liaisons vers les stations de sport d'hiver suisses: Lyria des neiges et Lyria d'été), Lyria exploite le parc des neuf rames TGV Sud-Est tricourant dont sept appartiennent à la SNCF et deux aux CFF (rames n° 112 & 114). Depuis l'été 2007, toutes les rames ont aussi subi une opération de mise en qualité Confort et Esthétisme (changement des moquettes et des éléments de sièges défectueux, nettoyage du revêtement des sièges…) afin d’offrir une meilleure qualité de service. Une autre opération de rénovation plus poussée devrait être entamée en 2009.
La vitesse maximale de ces rames est de 270 km/h sur la LGV Sud-Est (ligne à grande vitesse) entre Aisy (à l'ouest de Dijon) et Valenton (près de Paris). Début 2008, il a été décidé de ne pas prolonger la durée de vie de ce sous-parc, et donc de ne pas améliorer la motorisation de ces rames pour les faire passer à 300 km/h. Leur remplacement par un matériel nouveau est prévu à l'horizon 2013-2015.
La desserte de Bâle et de Zurich est assurée par des TGV POS avec intérieur Lacroix dont la rame 4406 propriété des CFF, jusqu'à juillet 2012, date à partir de laquelle circuleront les TGV 2N2.
La desserte de Genève est assurée par le matériel du TGV Sud-Est classique, c’est-à-dire les rames TGV Sud-Est bicourant, relayées par des TGV Réseau et de plus en plus de TGV Duplex. Dès 2011, ces rames SE feront l'objet d'une rénovation complète et d'une opération de prolongation de durée de vie. A moyen terme, Lyria souhaite opérer des trains Paris-Lausanne via Genève, en renfort des liaisons directes existantes, ceci dès que le matériel adéquat (>300km/h et tri-courant) lui sera attribué.