Le réseau ferroviaire haut savoyard est exclusivement constitué de voies uniques. Il est essentiellement constitué de 3 lignes :
- Bellegarde - Annemasse - Thonon - Evian (et autrefois, St Gingolph)
- Aix-les-Bains - Annecy - La Roche-sur-Foron - Annemasse, prolongée vers Genève-Eaux-Vives
- La Roche-sur-Foron - Cluses - St Gervais-le-Fayet, prolongée en voie métrique vers Chamonix, Vallorcine et Le Châtelard (Suisse).

La doyenne des lignes est celle d'Aix-les-Bains à Annemasse. La ville d'Annecy, préfecture actuelle de la Haute-Savoie, a eu le privilège d'être la première ville du département à accueillir le rail, et d'être reliée à Aix-les-Bains dès 1866. En raison d'un relief très tourmenté au-delà, le prolongement vers Annemasse n'est ouvert qu'entre 1882 et 1884.
A Annemasse, elle rejoint la ligne dite " du Chablais ", reliant Bellegarde (Ain) à Evian, ouverte en 1882 et prolongée à St Gingolph (Suisse) en 1886.
Le nœud ferroviaire Annemassien a été complété en 1888 par une courte ligne (6km) vers Genève-Eaux-Vives, qui pourrait être reliée à la " grande " gare de Genève-Cornavin dans quelques années si les projets en cours se concrétisent...

Quant à la ligne de l'Arve, cadette des lignes haut-savoyardes, elle se détache de la doyenne en gare de La Roche-sur-Foron. Elle longe la vallée de l'Arve pour desservir Cluses (sous-préfecture), atteinte en 1890, et St Gervais en 1898.
Au-delà vers Chamonix, capitale historique des sports d'hiver et de l'alpinisme, le relief ne permet plus à une voie normale d'être tracée dans des conditions satisfaisantes, et c'est une voie métrique à simple adhérence qui a été choisie de préférence à une voie à crémaillère, construite par le PLM entre 1901 et 1908.

La section Evian - St Gingolph a été définitivement fermée en 1986, après avoir perdu en 1938 tout trafic international et tout trafic voyageurs ; les efforts de l'association " Rive Bleue Express " n'auront pas permis non plus de maintenir l'exploitation d'un chemin de fer touristique, définitivement abandonné en 1999 après une petite dizaine d'années d'existence.

La Haute Savoie n'est donc pas le moins bien loti des département français en matière de réseau ferroviaire, d'autant plus que la totalité des lignes est électrifiée (en 25 000 V 50 Hz, sauf la voie métrique alimentée par troisième rail à 650 V continu), et ceci depuis 1972 (à l'exception des 6 km de l'antenne de Genève-Eaux-Vives, électrifiée en 1986). Peu de départements ruraux en France peuvent se prévaloir d'un tel taux d'électrification... Plusieurs facteurs se sont conjugués pour aboutir à cet étonnant résultat.
Tout d'abord, les dirigeants de la SNCF de développer l'électrification en courant industriel (donc alternatif) haute tension, qu'ils pressentaient à juste titre comme plus économique que le courant continu 1500 V. Pour s'en convaincre, il fallait tester la solution en " grandeur nature " avant d'engager de gros investissements.
Et pour bien faire, il fallait une ligne au profil sévère, au trafic suffisant mais pas trop intense pour ne pas prendre trop de risques et pouvoir mener tranquillement les essais.

Le tronçon Annecy - La Roche répondait aux critères, en concurrence avec d'autres lignes. La légende veut que le choix ait été fait par Louis Armand, le père de l'électrification monophasée, originaire du département - peut-être connaissait-il tout simplement mieux ses caractéristiques que celles d'aucune autre ligne ?
C'est ainsi qu'Annecy et La Roche-sur-Foron se sont retrouvées électrifiées respectivement en 1950 et 1951. Dès lors, toutes sortes de prototypes vont parcourir la ligne en essai, puis en service commercial.
En 1954, la caténaire est prolongée à Annemasse, et atteint également St Gervais fin 1955.

On a coutume de parler de ficelle pour désigner la caténaire, mais l'expression n'a jamais été aussi proche de la réalité que sur l'étoile de Savoie : la caténaire de la ligne du Chablais, était en effet du type " fil trolley régularisé ", constituée d'un unique fil reliant les supports entre eux, à l'image d'une caténaire moderne de tramway. Seules des suspensions de rappel au droit des poteaux et la tension du fil permettaient de le maintenir en place sous la pression des pantographes.
Depuis quelques années, la quasi totalité de la caténaire légère d'origine a été transformée en caténaire classique (par ajout d'un fil porteur et adaptation des supports) afin d'éviter les problèmes d'oscillation dus à la circulation d'UM de Z2 (3 voire 4 pantographes très rapprochés).

L'électrification de la ligne du Chablais a, quant à elle, été décidée pour des raisons économiques. L'implantation de l'usine d'embouteillage des eaux d'Evian à Publier, en bordure de la voie ferrée, génère depuis plus de 30 ans un trafic intense sur la ligne, et justifié son électrification en 1971-72.
Pour éviter l'exploitation d'une enclave diesel dans cette zone totalement électrifiée, la courte ligne vers Genève-Eaux-Vives a été électrifiée en 1986, lorsque les autorails qui assuraient jusqu'alors les dessertes omnibus (souvent entièrement sous caténaires...) ont totalement cédé la place aux Z2 bicourant de Vénissieux.