早期的电气化铁路采用电压相对低的直流供电。机车或动车组的电动机直接连接在电网主线上，通过并联或串联在电动机上的电阻和继电器来进行控制。
通常有轨电车和地铁的电压是600伏和750伏，铁路使用1500伏和3000伏。
过去车辆使用旋转变流器来将交流电转换为直流电。一般使用半导体整流器完成这个工作。
采用直流供电的系统比较简单，但是它需要较粗的导线，车站之间距离也较短，并且直流线路有显著的电阻损失。
荷兰、日本、澳大利亚、印尼、马来西亚的一些地区、法国的少数地区使用1500V的直流电，其中，荷兰实际使用的电压大 约有1600V到1700V。
比利时、意大利、波兰、捷克北部、斯洛伐克、前南斯拉夫、前苏联使用3000V直流电。
一些欧洲国家使用低频交流电来给电力机车供电。
德国、奥地利、瑞士、挪威和瑞典使用15千伏16.67赫兹(电网频率50Hz的三分之一)的交流电。
美国使用11千伏或12.5千伏25赫兹的交流电。机车的电机通过可调变压器来控制。
匈牙利曾经在二十世纪三十年代在电气化铁路上使用50赫兹的交流电。然而直到五十年代以后才被广泛使用。
