A Catalunya hi ha diferents línies de llarga distància que uneixen les principals poblacions regionals catalanes amb diferents ciutats de la península Ibèrica i del corredor mediterrani, d'Espanya i de França.
Els serveis de llarga distància es concentren principalment a les estacions de Barcelona-Sants, Girona, Lleida Pirineus i Camp de Tarragona i en menor mesura a Figueres-Vilafant i Tarragona i amb un servei a Barcelona-Estació de França, l'Aldea-Amposta i Cambrils.
Entre les diferents línies podem diferenciar-les en tres blocs: Alta Velocitat, Diürns i Nocturns.
A Catalunya el primer servei d'alta velocitat va ser l'Euromed que es va inaugurar l'any 1997 i uneix Barcelona-Sants amb València-Nord I Alacant-Terminal amb trens idèntics que els de l'AVE Madrid-Sevilla però d'ample ibèric. La velocitat comercial del servei és de 200 km/h i tot el recorregut transcorre per línies d'ample ibèric i en gran part d'altes prestacions on es poden assolir velocitats de fins a 250 km/h.
Posteriorment a l'octubre de 2003 i després de força retards va arribar l'AVE a l'Estació de Lleida Pirineus però només a 200 km/h. Amb aquesta obertura també es van posar en marxa els trens Altaria entre Barcelona, Madrid i Cadis, que és un servei d'alta velocitat amb trens Talgo d'ample variable, remolcats per una locomotora acoblada al tren, que anaven per línies catalanes d'ample ibèric entre Barcelona i Puigverd de Lleida on en un canviador d'ample enllaçaven amb la LAV Madrid-Lleida. Posteriorment els Altaria entre Barcelona i Madrid van ser substituïts pel servei Alvia que utilitzava automotors d'ample variable construïts per CAF (Sèrie 120 de Renfe), a diferència dels Altaria que eren remolcats per una locomotora acoblada.
Finalment, i després de molts retards i problemes en les obres va arribar l'AVE a Barcelona al Març de 2008, aquest fet va produir la desaparició de l'Alvia Barcelona-Madrid, que va ser substituït per AVE, i de l'Altaria Barcelona-Cadis, que va desaparèixer.
Tren AVE de la sèrie 103 (Velaro) a l'estació del Camp de Tarragona
L'AVE és un servei ferroviari d'alta velocitat d'ample internacional que uneix Figueres, Girona, Barcelona, Tarragona i Lleida amb Saragossa, Madrid, Còrdova, Sevilla i Màlaga entre altres.
La velocitat comercial entre Barcelona i Madrid és de 300 km/h i el servei és presta amb trens de la Sèrie 103 de Renfe coneguts com a Velaros, construïts per Siemens i amb una velocitat màxima de 350 km/h.
D'altra banda els serveis entre Barcelona, Sevilla i Màlaga, circulen des del 10 de gener de 2008 per un nova via d'uns cinc quilòmetres prop de Madrid que uneix la LAV Madrid-Barcelona amb la LAV Madrid-Sevilla, Còrdova-Màlaga sense fer parada a Madrid, aquests serveis es presten amb trens de la Sèrie 102 de Renfe coneguts com a Patos per la forma del seu frontal.
L'Euromed és un servei ferroviari d'alta velocitat d'ample ibèric que uneix Barcelona i Tarragona amb Castelló de la Plana, València i Alacant.
La velocitat comercial de l'Euromed és de 200 km/h i el servei es presta amb trens de la Sèrie 130 de Renfe (que han substituït la sèrie 101 en aquest servei).
En un futur amb l'obertura del Corredor Mediterrani entre l'estació del Camp de Tarragona i Vandellòs pel 2009 o 2010, l'Euromed serà substituït per trens que circulin parcialment per la línia d'alta velocitat.
Aquest servei havia unit Barcelona amb Madrid abans de l'arribada de l'AVE. Des del 15 de setembre de 2008 substitueix al Talgo Covadonga/Finisterre entre Barcelona i Vigo. A més des del 14 de desembre de 2008 també substitueix l'Estrella Pio Baroja en les relacions Barcelona-Bilbao i Barcelona-Irun. Des del 25 d'agost de 2009 també substitueix el Talgo Miguel de Unamuno en les relacions Barcelona-Bilbao i Barcelona-Irun.
L'Alaris era un servei ferroviari d'ample ibèric que uneix Barcelona, Tarragona, Salou i L'Aldea amb Castelló de la Plana, València i Alacant, entre altres destinacions. El servei està prestat per automotors ETR 490.
Fa el mateix recorregut que l'Euromed però para a moltes més estacions que aquest, la seva funció és més de regional del corredor mediterrani, que de tren de llarg recorregut. Aquest servei es va posar en servei al març de 2008 substituint a l'Arco, que feia la mateixa relació, i els vagons d'aquest van ser enviats a la relació Galicia-País Basc. La principal diferencia entre Alaris i Arco és que l'Alaris és un automotor i l'Arco va amb locomotora acoblada
L'Arco Garcia Lorca era un servei ferroviari d'ample ibèric que uneix Barcelona, Tarragona, Salou i L'Aldea amb Badajoz, Sevilla, Màlaga, Almeria i Granada entre altres destinacions.
Els vagons de l'Arco García Lorca circulen tots junts fins a Manzanares on se separen el vagons que van a Badajoz, més tard a Linares-Baeza se separen els vagons que uns dies van a Granada i uns altres van a Almeria. Finalment a Còrdova se separen els vagons de Sevilla i Màlaga.
L'Arco tant el García Lorca com el Galicia-País Basc són coneguts per la seva funció de superregional, a causa de la gran quantitat de parades que tenen en tot el trajecte
Las mateixes que al ramal de Sevilla fins a Linares-Baeza, i a més: Espeluy · Andújar · Córdoba Central · Montilla · Puente Genil · Bobadilla
Granada / Almeria
Las mateixes que al ramal de Sevilla fins a Linares-Baeza, i a més: Jódar-Úbeda · Cabra del Santo Cristo · Moreda a ambdues ramas, Guadix · Fiñana i Gador al ramal d'Almeria i Iznalloz al ramal de Granada
El Talgo (com a servei, no com a fabricant de tren) en els últims anys ha passat de ser el servei més estès de la Península a tenir un paper més aviat discret. Després de la retirada del mític Catalan Talgo, actualment tots els serveis es realitzen amb trens de les sèries IV-VII, tots ells pendulars (un sistema de basculació creat a Espanya que fa que els trens a les corbes puguin córrer més).
Els Talgos IV i V són d'ample ibèric, mentre que els VI i VII són d'ample variable.
A Catalunya els Talgo uneixen diverses poblacions catalanes com Barcelona, Girona, Figueres, Portbou, Salou, Cambrils entre altres amb diferents poblacions espanyoles i franceses com València, Alacant, Múrcia, Perpinyà i Montpeller entre altres.
Per al trajecte internacional Mare Nostrum (Cartagena-Montpeller) es fa servir material Talgo VI. Per a la resta de trajectes s'utilitzen Talgos d'ample ibèric.
El Trenhotel era el servei nocturn més modern d'Espanya i Catalunya. Aquest servei està prestat per trens Talgo de les sèries, IV, V, VI i VII. Aquest trens tenen les mateixes característiques tècniques de circulació que el Talgo, però per dintre estan adaptats per a un servei nocturn, amb butaques reclinables, habitacions, llits, etc.
A Catalunya els Trenhotel unien Barcelona, Girona, Figueres, Tarragona i Salou amb diferents ciutats espanyoles, franceses, suïsses i italianes com Granada, Vigo, la Corunya, Gijón, París, Ginebra, Zúric, Torí i Milà entre altres.
Els Trenhotel que es dirigeixen cap a França no són gestionats per Renfe Operadora, sinó que els gestiona Elipsos que és una empresa formada per Renfe Operadora i la SNCF francesa.
Des del 26 de gener de 2008 amb l'entrada en servei de les rames Talgo VII amb llits, alguns Trenhotel circulen per la Línia d'Alta Velocitat, i a més els Trens Estrella seran substituïts progressivament per Trenhotel.
El juny de 2010 es van substituir els Trenhotel amb destinació Màlaga i Cadis per l'AVE; això ha suposat la pèrdua de l'enllaç directe Barcelona-Cadis.
L'Estrella Costa Brava era un servei ferroviari nocturn d'ample ibèric que uneix Barcelona, Tarragona, Lleida i Girona entre altres amb Madrid, aquest fou l'únic servei directe entre Girona i Madrid, i l'únic nocturn entre Barcelona i Tarragona amb Madrid.
Aquest servei funcionava amb vagons de llits de diferents classes: Turista (només al Costa Brava), Preferent, Lliteres i Gran Classe, acoblats entre si i remolcats amb una locomotora acoblada. Aquest circula a una velocitat comercial de 120 km/h.
Entre els diferents serveis d'Estrella de fora de Catalunya cal destacar l'Estrella Surex que circula entre Hendaia (a França) i Lisboa passant per Sant Sebastià, Valladolid, Coimbra i Fàtima entre altres ciutats.
L'Estrella era el servei nocturn més antic que ofereix Renfe Operadora, per aquesta raó amb l'entrada en funcionament de les noves rames de Trenhotel s'aniran substituint progressivament serveis d'Estrella per Trenhotel.
