Avec l’ouverture à la concurrence sur le marché ferroviaire français, de nouvelles entreprises commencent à émerger, marquant le début d’une ère de diversification sur le réseau national.
Thello, une filiale de la SNCF italienne (FS), a été l’une des premières à se lancer en décembre 2011 avec un train de nuit reliant Paris à Venise, suivi d’un trajet Paris-Rome en décembre 2012, qui n’a duré qu’un an. En décembre 2014, Thello a introduit un train de jour entre Marseille et Milan. Ces services ont été interrompus en mars 2020 en raison de la pandémie, et bien que les trains de jour aient repris brièvement en 2021, ils ont définitivement cessé en juillet de la même année. Les analyses financières révèlent que Thello n’a jamais réussi à générer des bénéfices.
Trenitalia France a fait son retour en décembre 2021 avec ses trains à grande vitesse ETR 1000 Frecciarossa, reliant Paris, Lyon et Milan avec deux allers-retours quotidiens. En juin 2022, trois allers-retours supplémentaires entre Paris et Lyon ont été ajoutés. Cependant, cette dynamique a été perturbée par l’éboulement en Maurienne le 27 août 2023. Deux allers-retours Paris-Lyon ont été maintenus, avec un troisième rétabli le 1er octobre et cinq en décembre. Un sixième train sera ajouté pendant les Jeux olympiques du 15 juillet au 11 août 2024. Malgré des tarifs préférentiels pour les péages à SNCF Réseau, les résultats financiers restent mitigés. L’entreprise attend avec impatience la reprise des circulations vers Milan.
En juillet 2023, la Renfe a lancé ses rames AVE S 100 type TGV Atlantique d’Alstom entre Barcelone et Lyon, ainsi qu’entre Madrid et Marseille. Initialement limitée à un aller-retour quotidien le week-end pour chaque relation, l’offre est devenue quotidienne respectivement le 1er septembre et le 1er octobre. La Renfe a de plus grandes ambitions, notamment avec des rames neuves AVE S 106 type Avril de Thalgo pour relier Paris, Lyon et Marseille. Les essais d’homologation en France ont commencé en octobre 2022 et se poursuivent encore aujourd’hui. Chaque rame peut accueillir 507 passagers grâce à ses 12 voitures.