臺灣四面環海，海岸線總長1600公裏，海上交通十分方便。早在1871年，臺灣就已有2條海上定期到大陸的航線，但島內的交通主要還是靠公路與鐵路來完成。 臺灣的公路系統在汽車出現之前，並未大量興建。清朝時期，公路數量不多。日本殖民的50年期間，臺灣公路總長增加2.5倍。 光復之後到1986年的41年之間，汽車數量已增加了1141倍，公路建設增加了2793公裏。歷時7年、於1978年10月完工的中山高速公路是臺灣第壹條高速公路。
1987年 4月，進行臺灣西部走廊興建南北高速鐵路可行性研究。
1990年 7月2日，「高速鐵路工程籌備處」（高速鐵路工程局前身）成立，專責辦理規劃與執行高鐵建設事宜。
交通部高速鐵路工程局為早期進行初步規劃的機構，負責高鐵的興建、營運監督及高鐵站區聯外捷運系統的興建計劃工作。交通部應於2033年的前3年（即2030年），將接續營運之機構通知臺灣高速鐵路股份有限公司。
臺灣興建高速鐵路的提議始於上世紀80年代，主要是為了解決日益增加的城際運輸需求而提出，1990年經行政院核定“臺灣南北高速鐵路建設計畫”，臺灣高速鐵路的籌建進入執行階段。當時規劃於六年內完成，但是由於經費來源及采用的系統規格等前置作業的時間過長，使得興建工程遲至1999年才正式啟動，而辦理方式也由原本的政府逐年編列預算改為民間投資參與。
1992年 6月，行政院核定高鐵路線。
1993年 7月16日，立法院通過高鐵計劃，全數刪除政府編列的興建預算，並決議交由民間興建。
1997年9月，臺灣高鐵企業聯盟在德國西門子公司和法國阿爾斯通公司的協助下，擊敗了與日本新幹線合作的中華高鐵，順利獲得該項工程。臺灣方面本來確定是要用法德技術建造和運營，但由於德國ICE發生重大事故，臺灣高鐵最後拋棄了法德聯盟，選擇了日本新幹線。臺灣高鐵雖由“日本新幹線企業聯合”承建，但卻沒有得到日本的運行技術，導致運營維護跟不上趟。原因就在於順利中標的“日本新幹線企業連合”，只是將整套設備輸出賣錢，根本沒有鐵路運營與維護的經驗。而日本的兩家高鐵公司——JR東海和JR西日本只是提供“協助”，涉及到技術轉讓壹概免談。JR東海的老板葛西敬之曾明確表示，即使通過日本制造商協助臺灣高鐵，也不會轉移日本新幹線的尖端技術，避免發生日本鐵路相關制造商“空洞化”的情形。1998年5月11日，「臺灣高速鐵路股份有限公司」完成公司設立登記。
2000年 3月 1日，土木工程開工。12月12日，與日本新幹線株式會社簽署機電核心系統合約。2003年 1月，軌道工程發包並開工。2004年 1月，700T型列車實體首度對外公開亮相。2004年 5月24日，首列700T型列車***12節車廂，由日本神戶運抵高雄港74號碼頭。2005年 1月27日，700T型列車進行首次慢速（時速20~30公裏）試車。
臺灣高鐵1999年動工後，原本預定於2005年10月31日完工通車，但由於機電、號誌工程與試車進度大幅落後，通車時程因此延後壹年。2005年 9月 8日，因工程與試車進度落後，臺灣高鐵公司決定延後壹年通車。10月29日，試運轉時速達到300公裏。10月30日，試運轉時速達到315公裏（合約所要求的最高時速）。
2006年10月時又因獨立驗證報告未能及時完成而再次延後，直到交通部於2006年12月24日核準其通車。2007年1月5日通車並進行試營運，2月1日開始正式營運，營運區間為板橋站—左營站；臺北站—板橋站段因工程延誤，於2007年3月2日才正式納入營運區間。
2014年，臺灣高鐵營收385.08億元(新臺幣)，同比增長100%，凈利則達到55.2億元，較2013年的成長9%增至14%。