歴史で後述する通り、名古屋本線では成立時より東海道本線という競合線が存在し、優等列車主体の都市間連絡ダイヤを構成するため、伝統的に高速運転が行われてきた。

戦後では認可速度95km/hから始まり、1953年に100km/h、1959年には105km/h、1961年からは特急で110km/h運転が認可された。1990年以降は線形の良い一部区間で120km/h（増圧ブレーキ・ABS装備車両のみ）となり、軌間が1067mmである在来私鉄の路線としては高速の部類に入る。なお120km/h運転開始に当たっては、車両以外の面でも下記のような改良、準備が行われている。

優等列車（豊橋駅発着の急行を含む）の最高速度120km/h運転は、伊奈駅 - 名電長沢駅、矢作橋駅 - 知立駅、新清洲駅 - 木曽川堤駅の各区間で、対応車種により実施されている。なお豊橋発着の急行については、ダイヤは7000系の走行性能を基準とする最高速度110km/hで組まれている。一方で、すべての普通列車（駅間距離が概ね2.5km以上の箇所のみ）と支線（豊川線含む）直通の急行は、6000系に合わせて最高速度100km/hのダイヤとなっている。準急については、早朝・深夜の運転距離が長い列車は「豊橋発着の急行」に、その他大部分の区間列車は「支線直通急行」や普通に準じている。

• 快速急行、急行、準急については、使用車両（・編成）の最高速度が上記ダイヤ作成上の最高速度よりも高い場合、特に復旧運転などで車両の最高速度にて走行することが多い。これは犬山線や常滑線・空港線でも同様である（但し両線では110km/hまで。常滑線・空港線は特急以上が120km/h）。以前は逆に車両の最高速度の方が低いというケースがあったが、現在は解消している。
• 1990年、最初に120km/h運転が開始されたのは、先行的に60kgレールの敷設が完了していた国府駅 - 名電長沢駅間と新一宮（現・名鉄一宮）駅 - 新木曽川駅間であった。以来、徐々に120km/h区間を拡大してきたわけだが、その中には現在も50kgNレールのままの区間がある（特に下り線に多い）。50kgNレールの区間については当初110km/hに留めていたところを115km/h、そして120km/hへと段階的に引き上げている。
• 停車駅間でみた最高平均速度は、下り快速特急の東岡崎駅 -　知立駅間で97km/hを記録する（13.3kmを8分15秒で走破する）。次いで特急の国府駅 - 東岡崎駅間と東岡崎駅 - 新安城駅間がともに94km/h、さらに再び快速特急の豊橋駅 - 東岡崎駅間が91km/hと、線形が良好で停車駅間が長い東部方面の速さが際立つ。
• 特にスピードアップ・所要時分短縮に積極的であった1990年代は、フルノッチで区間最高速度まで加速した後、並列全界磁ノッチ（VVVF車は5ノッチある内の3 - 4ノッチ）に入れ直して最高速度を維持するという、現有車両では実際に搭載されていない定速度制御機能に近づける運転操作が標準であった。運転時分に余裕が出てきた近年でも、常滑線内におけるミュースカイや、運転状況あるいは運転士によっては本線において現在も行われている。
• 120km/h化区間以外でも2006年に高架化された鳴海駅付近など、全般的に線形改良、軌道強化などによって区間最高速度、カープやポイントの通過制限速度が引き上げられた箇所は多い。分岐器（ポイント）の直線側通過速度はかつての95 - 100km/h（ごく一部の駅にはノーズ可動式を設置し制限なし）から、弾性ポイントの導入によって多くが速度制限なしとなっている。また、以前に比べて中継信号機や減速信号が現示可能な信号機が増えたのも目立つ点である。ちなみに注意信号の制限速度は65km/h、減速信号は85km/hで、名鉄の本線系路線においては注意・減速ともに制限速度がJRよりも10 - 20km/h高い（本線でも豊橋駅 - 平井信号場間はJRの規則に従うので例外。また、場内信号機から分岐器までの距離が短い場合の分岐側に関しては、同じ注意信号でもATS照査により制限45 - 50km/hとなっている）。
• 各線からの列車が集中する神宮前駅 - 枇杷島分岐点間は平行ダイヤとなるため、駅間ごとの最高速度はおおむね列車種別に関わらず同じか、差があっても最大10km/h程度である（神宮前 - 金山95km/h、名古屋 - 栄生75km/hなどは全ての列車種別で同じ。名古屋→山王のみは準急以上100km/h・普通85km/h）。
• 優等列車の表定速度に関しては、最高速度110km/hの時代では定速度制御機能を備えた7500系により1969年に、また120km/hとなってからは編成出力の高い1000‐1200系などにより1997年にピークを迎えたが、いずれもその後は停車駅や停車時分・余裕時分を増やしたことにより、徐々に遅くなる（所要時間が延びる）傾向にある。