列车运行速度依据车型分类呈现显著差异，动车组列车每小时运行200公里至350公里，其中普通动车组（D字头）多维持在200公里/小时区间。高铁（G字头）普遍可达300-350公里/小时，京沪高铁最高运行速度曾达380公里/小时。K字头列车作为特快旅客列车，最高时速为120公里/小时，与Z字头（160公里/小时）、T字头（140公里/小时）形成速度梯度。

我国铁路列车按运行速度分为四个层级：高铁（G字头）以300-350公里/小时为常态运营区间，普通动车组（D字头）多运行于200公里/小时左右。直达特快（Z字头）最高时速160公里，特快（T字头）、快速（K字头）分别对应140公里/小时与120公里/小时。

实验速度突破方面，郑西客运专线曾达到394.2公里/小时的测试记录，京沪高铁商业运营最高速度为350公里/小时。城际列车（C字头）根据线路条件差异，速度覆盖160-350公里/小时的广泛区间。

轨道无缝焊接技术是高铁提速的核心支撑，通过消除钢轨接口减少运行阻力，配合热胀冷缩适应性工艺，使得300-350公里/小时持续运行成为可能。普通铁路因轨道接缝限制，列车运行速度通常不超过160公里/小时。

车辆构造直接影响最高时速，K字头列车采用25B/25G型客车车体，设计时速120公里，而高铁列车应用流线型车头与轻量化复合材料，降低空气阻力同时提升结构强度。牵引动力方面，韶山系列电力机车为160公里/小时级别提供动力保障，和谐号动车组则配备大功率牵引电机实现300-350公里/小时持续输出。

高铁线路普遍实施全封闭管理，采用CTC调度系统实现最小3分钟追踪间隔，保障高密度行车安全。K字头列车作为普速铁路主力车型，最高时速为120公里/小时，采取'大站快车'模式，主要停靠地级市中心站与重点县级站。

动车组可跨线运行的技术特性使其兼具灵活性，既能在高铁专线以200公里/小时到350公里/小时运行，也可在改造后的既有线执行200公里/小时运输任务。Z字头列车通过减少停站次数，在京沪、京广等干线实现时速160公里的夕发朝至服务。

1999年铁路大提速后，K字头列车逐步替代传统绿皮车，完成95%以上车厢空调化改造。2007年起高铁网络快速发展，CRH系列动车组投入运营，推动我国铁路最高运行时速从160公里跃升至350公里。当前铁路系统形成时速120公里（普速）、160公里（直达）、200公里（动车）、300公里（高铁）四级速度体系。