La línea del AVE Madrid-Toledo fue inaugurada en 2005, el día 15 de noviembre. Esto la convierte en la tercera línea de Alta Velocidad en comenzar a funcionar en nuestro país entre las rutas de características similares, por detrás de la que conecta Madrid con Sevilla y la que va de Madrid a Lleida.
Se trata de un recorrido de 75 kilómetros en total, el cual se realiza en solamente 35 minutos gracias a los trenes veloces de Renfe.
El trayecto discurre desde Madrid por la misma línea del AVE a Sevilla, hasta alcanzar la localidad toledana de Alameda de La Sagra. Es aquí, en el kilómetro 54 de la ruta a la capital andaluza cuando el recorrido se desvía para llegar a su destino final, pero sin disminuir su velocidad.
El acceso ferroviario a Toledo cubre un trazado de 20,5 kilómetros, con una infraestructura de doble vía en ancho internacional (1.435 mm). Las vías están preparadas para una velocidad máxima de 270 kms/hora, pero los trenes circulan a 220 kms/hora.
Para su construcción, fue dividido en dos tramos: el primero, entre Alameda de La Sagra y Mocejón, del cual se encargó la Unión Temporal de Empresas formada por Dragados, Obras y Proyectos y Tecsa Empresa Constructora; el segundo tramo, de Mocejón a Toledo, fue adjudicado a la empresa Necso Entrecanales y Cubiertas.
En cuanto a las obras destacadas en la línea del AVE, se encuentran la rehabilitación de la Estación de Toledo (declarada Bien de Interés Cultural como monumento histórico) y el viaducto sobre el río Tajo y el arroyo Valdecaba.
