台湾四面环海，海岸线总长1600公里，海上交通十分方便。早在1871年，台湾就已有2条海上定期到大陆的航线，但岛内的交通主要还是靠公路与铁路来完成。 台湾的公路系统在汽车出现之前，并未大量兴建。清朝时期，公路数量不多。日本殖民的50年期间，台湾公路总长增加2.5倍。 光复之后到1986年的41年之间，汽车数量已增加了1141倍，公路建设增加了2793公里。历时7年、于1978年10月完工的中山高速公路是台湾第一条高速公路。
1987年 4月，进行台湾西部走廊兴建南北高速铁路可行性研究。
1990年 7月2日，「高速铁路工程筹备处」（高速铁路工程局前身）成立，专责办理规划与执行高铁建设事宜。
交通部高速铁路工程局为早期进行初步规划的机构，负责高铁的兴建、营运监督及高铁站区联外捷运系统的兴建计划工作。交通部应于2033年的前3年（即2030年），将接续营运之机构通知台湾高速铁路股份有限公司。
台湾兴建高速铁路的提议始于上世纪80年代，主要是为了解决日益增加的城际运输需求而提出，1990年经行政院核定“台湾南北高速铁路建设计画”，台湾高速铁路的筹建进入执行阶段。当时规划于六年内完成，但是由于经费来源及采用的系统规格等前置作业的时间过长，使得兴建工程迟至1999年才正式启动，而办理方式也由原本的政府逐年编列预算改为民间投资参与。
1992年 6月，行政院核定高铁路线。
1993年 7月16日，立法院通过高铁计划，全数删除政府编列的兴建预算，并决议交由民间兴建。
1997年9月，台湾高铁企业联盟在德国西门子公司和法国阿尔斯通公司的协助下，击败了与日本新干线合作的中华高铁，顺利获得该项工程。台湾方面本来确定是要用法德技术建造和运营，但由於德国ICE发生重大事故，台湾高铁最后抛弃了法德联盟，选择了日本新干线。台湾高铁虽由“日本新干线企业联合”承建，但却没有得到日本的运行技术，导致运营维护跟不上趟。原因就在于顺利中标的“日本新干线企业连合”，只是将整套设备输出卖钱，根本没有铁路运营与维护的经验。而日本的两家高铁公司——JR东海和JR西日本只是提供“协助”，涉及到技术转让一概免谈。JR东海的老板葛西敬之曾明确表示，即使通过日本制造商协助台湾高铁，也不会转移日本新干线的尖端技术，避免发生日本铁路相关制造商“空洞化”的情形。1998年5月11日，「台湾高速铁路股份有限公司」完成公司设立登记。
2000年 3月 1日，土木工程开工。12月12日，与日本新干线株式会社签署机电核心系统合约。2003年 1月，轨道工程发包并开工。2004年 1月，700T型列车实体首度对外公开亮相。2004年 5月24日，首列700T型列车共12节车厢，由日本神户运抵高雄港74号码头。2005年 1月27日，700T型列车进行首次慢速（时速20~30公里）试车。
台湾高铁1999年动工后，原本预定于2005年10月31日完工通车，但由于机电、号志工程与试车进度大幅落后，通车时程因此延后一年。2005年 9月 8日，因工程与试车进度落后，台湾高铁公司决定延后一年通车。10月29日，试运转时速达到300公里。10月30日，试运转时速达到315公里（合约所要求的最高时速）。
2006年10月时又因独立验证报告未能及时完成而再次延后，直到交通部于2006年12月24日核准其通车。2007年1月5日通车并进行试营运，2月1日开始正式营运，营运区间为板桥站—左营站；台北站—板桥站段因工程延误，于2007年3月2日才正式纳入营运区间。
2014年，台湾高铁营收385.08亿元(新台币)，同比增长100%，净利则达到55.2亿元，较2013年的成长9%增至14%。
