Elektrolokomotiven beziehen ihre Primärenergie meist während der Fahrt aus einer Oberleitung oder aus einer Stromschiene über Stromabnehmer.

Hochgespannter Wechselstrom läßt ich mit kleineren Verlusten als niedriggespannter Gleichstrom übertragen. Daher wurde in dem deutschen Fernbahn-Netz 15 kV Einphasenwechselstrom als Standard eingeführt. Da zur Zeit der ersten Wechselstrom-Elektrifizierung in Deutschland die übliche Frequenz von 50 Hz an den Kommutatoren der relativ langsam laufenden Bahnmotoren zu starken Funkenbildungen führte, wurde eine niedrigere Frequenz von 16 2/3 Hz (heute: 16,7 Hz) eingeführt. Die Spannung zwischen zwei Kommutatorlamellen darf unter der Kohlebürste nicht über 3,5 V steigen, weil sonst die abgleitende Lamelle einen Funken zieht. Die Spannung in der Neutralen Zone ist belastungsabhängig. Sie konnte in den Anfangsjahren nicht vollständig kompensiert werden. Die Funkenbildung führt zu Oberflächenschäden des Kommutators und Verrußung, was zu Kurzschlüssen zwischen den Lamellen führen kann. Bei niedrigen Frequenzen ist die Querspannung kleiner. Durch den Fortschritt in der Motorentechnik konnten aber bald schon höhere Frequenzen bewältigt werden, so daß bei neuen Wechselstromsystemen die übliche Netzfrequenz von 50 Hz benutzt wird. Die niedrige Frequenz von 16,7 Hz hat zur Folge, daß deutlich größere und schwerere Transformatoren benötigt werden, was insbesondere bei Wechselstromtriebwagen von Nachteil ist.

Im Nahverkehr (Straßenbahn, S-Bahn, U-Bahn) kommt in der Regel ein Gleichstrom von 600 V bis 1,5 kV (bei Neuanlagen in der Regel 750 V oder 1,5 kV) zur Anwendung.

Bis etwa 1980 wurde bei Wechselstromfahrzeugen der Strom durch regelbare Transformatoren auf die gewünschte Spannung heruntergespannt und damit Wechselstrommotoren gespeist, und bei Gleichstromfahrzeugen wurden über Vorwiderstände in den unteren Fahrstufen Gleichstrommotoren angesteuert.

Heutiger Stand der Entwicklung sind Drehstrom-Antriebe, die aus dem Gleichstrom oder dem einphasigen Wechselstrom der Fahrleitung in Frequenzumrichtern den Drehstrom zu dem Antrieb der Asynchron-Fahrmotoren gewinnen. Mehrsystemlokomotiven können mit dieser Technik bei unterschiedlichen Fahrleitungsspannungen fahren. Damit ist ein grenzüberschreitender Verkehr ohne zeitraubenden Lokomotivwechsel möglich. Diese Technologie erlaubt auch den generatorischen Betrieb der Fahrmotoren und die Rückspeisung der Bremsenergie in die Fahrleitung.

• 1889 Vereinigte Staaten Amerika, Baltimore, elektrischer Triebwagen erreicht 185 km/h
• 1903 Deutschland, AEG-Triebwagen mit Drehstromantrieb, 210 km/h
• 1954 Frankreich, SNCF, Elektro-Lok BB 9004 und CC 7107 jeweils 331 km/h
• 1981 Frankreich, SNCF, elektrischer Triebzug TGV, 380 km/h
• 1988 Deutsche Bundesbahn, elektrischer Triebzug IC Experimental, 406,9 km/h
• 1990 Frankreich, SNCF, elektrischer Triebzug TGV-Atlantique Nr.325, 515,3 km/h

• Geschichte und Daten zur ersten Nachkriegs-E-Lok Deutschlands (http://epoche-3.de/e10.html)