La est l'une des grandes lignes de chemin de fer radiales françaises partant de Paris en direction du Sud-Ouest. Elle était « la grande ligne de la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans (PO) » et c'est l'une des plus anciennes lignes radiales françaises.
Entièrement électrifiée et équipée de deux voies, voire trois ou quatre sur certaines sections, elle constitue la ligne Fascicule Gares et lignes du nord édité par le COPEF (Cercle Ouest Parisien d'Études Ferroviaires) en 1985. du réseau ferré national.
Des trains célèbres y ont circulé (l'Aquitaine, l'Étendard…). C'est aussi l'une des lignes classiques les plus performantes de France : elle peut être parcourue à 200, voire sur la majeure partie du parcours.
Les TGV circulant entre Paris ou l'Île-de-France et Bordeaux n'empruntent plus le début de la ligne, mais utilisent la LGV Atlantique depuis les gares de Paris-Montparnasse et de Massy-TGV. Auparavant, les TGV ne rejoignaient la ligne historique qu'à Saint-Pierre-des-Corps ou à Monts en direction de Bordeaux-Saint-Jean ; cette dernière section de la ligne classique connaissait une « saturation progressive »Ligne à Grande Vitesse Sud Europe Atlantique (LGV SEA) - Présentation du projet, sur le site lgvsudeuropeatlantique.org (géré par Réseau ferré de France), consulté le 15 juillet 2013. qui a été résolue par la mise en service de la LGV Sud Europe Atlantique. Quelques TGV empruntent toujours des sections de la ligne classique pour desservir les gares de Châtellerault, Poitiers, Angoulême et Libourne, via des raccordements à la LGV.
Cette ligne a comme particularité de posséder deux gares « hors ligne », les gares centrales d'Orléans et de Tours qui sont en cul-de-sac et accessibles depuis la ligne par des raccordements. Les trains continuant vers Bordeaux, par exemple, desservent à la place la « gare bis » (nom aussi utilisé pour désigner les gares situées sur les LGV) des Aubrais - Orléans au lieu de la gare d'Orléans et la « gare bis » de Saint-Pierre-des-Corps au lieu de la gare de Tours.
Histoire Une des premières grandes radiales françaises Les premières études relatives à la construction d'une ligne de chemin de fer entre Paris et Orléans, menées à la suite d'initiatives privées, remontent à 1829127-129., alors que la France n'est encore équipée que d'une seule ligne ferroviaire. La loi du , adoptée sur proposition du ministre du Commerce et des Travaux Publics Adolphe Thiers, ouvrit un crédit de à des études pour la construction de plusieurs grandes lignes de chemin de fer.. Ces études portèrent notamment sur les projets de lignes de Paris à Nantes par Orléans et Tours, et de Paris à la frontière espagnole par Tours et Bordeaux.
Pour la première section, de Paris à Orléans, les partisans de plusieurs tracés s'affrontèrent. Malgré le détour qu'il représentait par rapport à un tracé direct, le tracé par Versailles eut d'abord les faveurs de l'administration des Ponts et Chaussées, mais l'absence de localité importante entre Versailles et Orléans conduisit à son abandon. On préféra donc un tracé proche de celui de la route nationale 20La partie de la route nationale 20 située entre Paris et Orléans a été déclassée en routes départementales 2020 et 920 à la suite du décret du 5 décembre 2005., passant notamment par le plateau de Longboyau et Étampes ; la Chambre de commerce de Paris apporta son soutien à ce tracé en 1831. Toutefois, les détracteurs de ce tracé mirent en avant les travaux importants que nécessiterait la traversée du plateau de Longboyau ; un tracé moins direct entre Paris et Étampes, suivant les vallées et notamment celle de la Seine, permettrait de s'affranchir des contraintes du relief, et de faciliter le transbordement de marchandises sur des navires de commerce dans la plaine d'Ivry. Ce dernier tracé fut finalement retenu.
Le gouvernement présenta le projet de concession d'une ligne de chemin de fer de Paris à Orléans à la Chambre des Députés le , aux côtés d'autres projets de lignes ferroviaires, mais ces projets ne furent pas débattus par la Chambre. Le , un second projet fut présenté par le gouvernement aux côtés de quatre autres lignes, mais fut rejeté par des députés majoritairement opposés à la construction des lignes ferroviaires par l'État..
Le gouvernement accepta alors le principe d'une concession des grandes lignes de chemins de fer à des compagnies privées, à condition que celles qui en feraient la demande pussent démontrer une réelle solidité financière141-143.. Le , le lendemain de la date d'approbation de la convention portant concession de la ligne de Paris à Rouen, la ligne de Paris à Orléans est déclarée d'utilité publique et concédée sans adjudication par une loi à un groupement dirigé par Casimir Leconte, directeur des Messageries royales à Paris.. Celui-ci constitua le la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans, avec un capital de de francs70.. L'ingénieur Adolphe Jullien, chargé de la construction, modifia légèrement le tracé au sud d'Étampes pour lui faire éviter la haute vallée de la Juine, qu'il jugeait tourbeuse. Malgré la solidité que semblait avoir la nouvelle compagnie, qui avait su rassembler autour d'elle plusieurs banquiers puissants, la crise économique qui frappa l'Europe à partir de 1839 obligea le Paris-Orléans à interrompre ses travaux et à demander l'aide de l'État, qu'elle obtint sous forme d'une garantie d'intérêt à 144-145. ; elle obtint aussi le droit d'abandonner, si elle le souhaitait, sa concession sur la deuxième partie de la ligne, entre Juvisy et Orléans.
vignette|upright=1.5|Carte de la ligne de chemin de fer de Paris à Orléans, lors de sa mise en service en 1843. La section de l'embarcadère d'Orléans à Paris (future gare d'Orléans, puis gare d'Austerlitz) à Juvisy est ouverte à l'exploitation le , en même temps que l'antenne de Juvisy à Corbeil, embryon de la future ligne vers Malesherbes et Montargis. Il s'agit de la quatrième ligne de chemin de fer ouverte en région parisienne, après la ligne de Paris-Saint-Lazare à Saint-Germain-en-Laye en 1837, la ligne de Paris-Saint-Lazare à Versailles-Rive-Droite en 1839 et la ligne de Paris (barrière du Maine) à Versailles-Rive-Gauche quelques jours plus tôt, et de la première section de ligne « d'intérêt national » mise en service. Dès 1841, empruntèrent la nouvelle relation ferroviaire, alors que les prévisions s'établissaient à 24.. La section de Juvisy à Orléans est ouverte trois ans plus tard, le 97., et la ligne produit dès son ouverture des résultats plus élevés que prévu en matière de trafic des voyageurs et des marchandises173., conduisant la Compagnie du Paris-Orléans à porter au bout de quelques mois le nombre quotidien d'allers-retours de Paris à Orléans de trois à huit, dont les plus rapides effectuaient le parcours en trois heures environ40-41..
Quelques mois avant l'ouverture de cette section, la loi relative à l'établissement des grandes lignes de chemin de fer en France du prévoit la construction d'un réseau ferroviaire en étoile autour de Paris, connu sous le nom d'« étoile de Legrand ». Son article premier dispose qu'« il sera établi un système de chemins de fer se dirigeant : de Paris (...) sur la frontière d'Espagne, par Tours, Poitiers, Angoulême, Bordeaux et Bayonne (...).. » Cette loi arrête les modalités générales de l'extension du réseau (construction de l'infrastructure par l'État, construction de la superstructure, acquisition du matériel roulant et exploitation du service par les compagnies privées)148-150.. Elle met un terme aux débats concernant le tracé de la ligne de Paris à Bordeaux, qui avait fait l'objet de plusieurs études concurrentes22-24. : la ligne passera par Orléans et Tours, les sections de ligne de Paris à Orléans et d'Orléans à Tours formant respectivement les troncs communs de trois et deux des grandes lignes de chemin de fer définies dans la loi.
Alors que les travaux sur la section d'Orléans à Tours, dont l'exécution immédiate était prévue par la même loi du , avaient été entamés par l'État, la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans échoua à obtenir la concession de la section de Tours à Bordeaux176.. La loi du prescrivit l'affectation de la somme de 54 millions de francs à la création de cette sectionCollection complète des lois, décrets, ordonnances, règlements, et avis du Conseil d'État, année 1844, page 326., et l'ordonnance du concéda, par voie d'adjudication, le tronçon d'Orléans à Bordeaux à , Luzarche, Mackenzie et , pour une durée de Collection complète des lois, décrets, ordonnances, règlements, et avis du Conseil d'État, année 1844, page 525.. Ceux-ci fondèrent la Compagnie du chemin de fer d'Orléans à Bordeaux, approuvée par la loi du Collection complète des lois, décrets, ordonnances, règlements, et avis du Conseil d'État, année 1845, page 270., dotée d'un capital de de francs possédé à par des actionnaires britanniques116-117.. La section d'Orléans à Tours fut ouverte au service des voyageurs le et au service des marchandises le suivant. Construite dans la vallée de la Loire, elle bénéficiait d'une topographie favorable, mais avait néanmoins nécessité la construction de plusieurs remblais destinés à la protéger des crues de la Loire, et de trois grands viaducs, à Beaugency, à Tavers et sur le fleuve royal, à Montlouis.
Le , l'ouverture de la ligne d'Orléans à Bourges par Vierzon par la Compagnie du chemin de fer du Centre149. fit de la section de Paris à Orléans un tronc commun pour les trains de Paris vers le Val de Loire et le Berry. De son côté, la Compagnie du chemin de fer de Tours à Nantes prolongea bientôt les lignes déjà ouvertes en direction de l'ouest : ainsi, depuis Paris, on put atteindre Saumur en 167., Angers en 180. et Nantes en 206.. La section de Tours à Poitiers de la concession d'Orléans à Bordeaux fut ouverte, quant à elle, le ; cette section, établie perpendiculairement à la trame générale du réseau hydrographique, avait nécessité la construction de plusieurs ouvrages d'art importants, notamment le viaduc de Monts sur l'Indre et le viaduc de Besnault sur la Manse203.. Entretemps, la Compagnie du chemin de fer d'Orléans à Bordeaux, dont les actions ont vu leur cours chuter à la suite du krach de 1847, obtint en 1850 un allongement à de la durée de sa concession..
Le , la Compagnie du chemin de fer du Centre, la Compagnie du chemin de fer de Tours à Nantes, la Compagnie du chemin de fer d'Orléans à Bordeaux et la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans fusionnèrent en prenant le nom de cette dernière... La durée de leurs concessions fut harmonisée à à partir du ; en échange, le gouvernement obtint l'exécution de plusieurs lignes, dont une depuis Poitiers vers La Rochelle et Rochefort218-219..