L’arrivée de la concurrence sur la relation Paris – Lyon, l’axe TGV le plus rentable de la France ferroviaire, amène l’entreprise historique à revoir sa gamme de services.
À l’ouverture en septembre 1981 du tronçon sud de la première ligne à grande vitesse française entre Saint-Florentin et Sathonay, la relation Paris – Lyon dispose de 13 AR en 2 heures 40 dont deux prolongés sur Saint- Étienne sur les 18 AR proposés au global. En 1983, à l’ouverture complète de la ligne, il y a 18 AR en 2 heures. Puis 22 dès 1993 comparable aux 24 d’aujourd’hui en semaine (16 le week-end).
Dès le départ, cette relation est ciblée par l’entreprise comme celle des hommes d’affaires. Elle commande d’ailleurs six rames TGV SE 33 à 38 entièrement aménagées en 1re classe (287 places contre 375 pour les rames mixtes dont 135 en 1re). Reçues en 1981, elles seront même complétées par trois rames TGV 100 à 102 d’une commande complémentaire réceptionnées en 1984. Leur roulement prévoit d’entrer dans la composition de 14 trains de l’axe en UM avec une rame mixte. Lors de la rénovation 1 de 1996, elles deviendront mixtes. Dès leur livraison, les premières rames Duplex, plus modernes, plus capacitaires, seront déployées sur cette relation qu’elles couvriront en totalité en septembre 1997. Ligne emblématique, l’axe Paris – Lyon a toujours été au cœur de la stratégie du développement de la part du ferroviaire en France. La SNCF a toujours cherché à être à la pointe de l’innovation sur cette ligne et veut plus que jamais être la référence de la grande vitesse. La relation Paris – Lyon a souvent été comme un laboratoire permettant de tester de nouveaux services avant de les déployer ailleurs. En décembre 2016, elle devient la première ligne couverte en WiFi à bord avec accès à Internet et création d’un portail permettant de télécharger des contenus à l’avance. Il permet aussi de réserver un taxi ou du covoiturage à la gare d’arrivée. C’est ainsi que la démarche TGV inOui est lancée en 2018 sur cette ligne avant d’être généralisée : confort, connectivité et accueil client.