En los años 1980, era evidente la necesidad de mejorar las comunicaciones ferroviarias entre Madrid y Barcelona, en gran parte basadas en líneas de vía única, y que dan servicio a más de un cuarto de la población española. La línea seguía esencialmente el trazado original del siglo XIX y los mejores tiempos eran de 6:30 h entre Madrid y Barcelona. Las aperturas de las autovías y el gran desarrollo del Puente Aéreo quitaban competitividad al enlace ferroviario diurno.
Los primeros planes concretos hacia una mejora importante de la línea entre Madrid y Barcelona son de abril de 1987 cuando se aprueba el Plan de Transporte Ferroviario de 1987 (PTF). En ese momento no se habla aún de una LAV a 300 km/h o más sino de duplicar la vía en todo el trayecto y hacer algunas variantes, en concreto las siguientes actuaciones:
- Cuadruplicación de vía en el Corredor del Henares: se llevó a cabo entre la estación de San Fernando y la estación de Alcalá de Henares.
- Duplicación de vía desde Baides hasta Calatayud.
- Variante de Yunquera de Henares: ya se mencionó la posibilidad de llegar a 300 km/h
- Gran variante Calatayud-Ricla.
- Circunvalación de Zaragoza.
- Gran variante Zaragoza-Lérida.
El 21 de octubre de 1988, el Consejo de Ministros formuló una petición a Renfe para que estudiara la ampliación hasta Barcelona de lalínea de alta velocidad Madrid-Sevilla, en inicio de construcción, con carácter inmediato.
El 9 de diciembre de 1988 se tomó la determinación de que tanto la línea de Sevilla (NAFA) como la de Barcelona se hicieran en ancho internacional o UIC (1435 mm). Esta decisión se enmarcaba en el proyecto, luego revertido, de cambiar a ancho internacional toda la red de RENFE.
La determinación de hacerla en ancho UIC y con parámetros de alta velocidad fue un vuelco para los estudios que ya se venían haciendo en relación con la línea de Madrid a Barcelona. La doble vía que originariamente llegaba hasta Baides (Guadalajara) había sido extendida hasta Calatayud, ya se habían iniciado las obras entre Calatayud y Ricla y estaban por iniciarse entre Zaragoza yLérida. En ambos casos se llegó parcialmente a modificar el gálibo de algunos túneles, pero no el de Paracuellos de la Ribera (4.672 m de longitud y 75 m²) que ya se había comenzado a perforar.
A partir de esta decisión de 1988, se comenzó a trabajar en una línea de alta velocidad para Barcelona, en la que se incrustarían los 3 tramos ya diseñados o en obras: variante de Calatayud, bypass o circunvalación de Zaragoza y variante entre Zaragoza y Lérida, para producir un estudio informativo con diversas variantes, una de las cuales es el trazado actual (excepto la entrada a Barcelona) del que ya se solicitó la declaración de impacto ambiental en 1994.
En 1993, época de recesión económica y de fuerte restricción de la inversión ferroviaria, desde el Ministerio de Fomento se reconocía que esta línea tendría "un ritmo constructivo muy distinto del de la LAV Madrid-Sevilla".2 De hecho, en 1993 se preparaban los proyectos constructivos para poder iniciar los trabajos en la variante de Calatayud-Ricla, que debía solucionar el estrangulamiento del último tramo de vía única entre Madrid y Zaragoza, y la gran variante entre Zaragoza y Lérida. En ambos casos se pensaba seguir el mismo esquema que para el Corredor Mediterráneo: ancho ibérico con traviesas polivalentes y parámetros de alta velocidad (en el caso de Zaragoza-Lérida para 350 km/h).
Los trabajos entre Calatayud y Ricla y entre Zaragoza y Lérida fueron aprobados por el Consejo de Ministros en 1995 y se iniciaron en1996.3 El 23 de mayo de 1997, el Gestor de Infraestructuras Ferroviarias recibió el encargo de la construcción de la línea completa y de seguir los trabajos iniciados. En 1988 se esperaba llegar a Barcelona el 2002 y a la frontera francesa el 2004.
Puesto que la inversión ferroviaria fue muy baja hasta 1999, la construcción de estas variantes, que hubieran hecho recortar en más de 1 h los tiempos de viaje entre Madrid y Barcelona, avanzó muy lentamente. A partir de los años 2000 el ritmo se aceleró. En febrero de 2000 se adjudicó la electrificación entre Madrid y Lérida y los tramos que se habían iniciado en 1996, en vez de insertarse en la red convencional en ancho ibérico (1668 mm), pasaron a formar parte directamente de los tramos de la LAV entre Madrid y Lérida que se inauguraron en octubre de 2003.
En marzo de 2008 ya se ha completado la línea hasta Barcelona, quedando pendiente la unión con la frontera francesa.
La LAV mixta entre Barcelona y Figueras es uno de los subtramos de la LAV Madrid-Zaragoza-Barcelona-Frontera Francesa finalizados hace poco (9 de enero de 2013) para tráfico mixto pasajeros-mercancías. La puesta en servicio prevista inicialmente era febrero de 2009, al mismo tiempo que el tramo internacional Figueras-Perpiñán. Sin embargo, el retraso en numerosos tramos, hace que su inauguración no acabe hasta principios de 2013.
