Το [[Τροχαίο υλικό Ο.Σ.Ε.|τροχαίο υλικό]] που μέχρι τέλη 2014 ήταν ιδιοκτησία του ΟΣΕ. Όμως, αποτιμήθηκε οικονομικά και μεταβιβάσθηκε σχεδόν στο σύνολό του (εκτός ορισμένων μουσειακών οχημάτων) από τον ΟΣΕ στο Ελληνικό Δημόσιο έναντι ισόποσης απομείωσης του χρέους του ΟΣΕ προς αυτό. Διαχειριστής του τροχαίου υλικού καθορίσθηκε η ΓΑΙΑΟΣΕ η οποία το εκμισθώνει (νοικιάζει) στην ΤΡΑΙΝΟΣΕ έναντι τιμήματος. Επιπρόσθετα η ΤΡΑΙΝΟΣΕ μισθώνει τροχαίο υλικό και στην Rail Cargo Logistics, σε πλαίσιο ειδικής σύμβασης. Ωστόσο, έχει αναφερθεί η έλευση τροχαίου υλικού στην Ελλάδα για χρήση από την ΤΡΑΙΝΟΣΕ, από την [[:en:Ferrovie_dello_Stato_Italiane|ιταλική μητρική]], στο πλαίσιο των επενδύσεων της εταιρείας.<ref>{{Cite news|url=https://www.ypodomes.com/index.php/statheri-troxia/sidirodromoi/uperastikos-ose/item/46826-filippos-tsalidis-nea-trena-me-tin-oloklirosi-tis-sidirodromikis-grammis-athina-thessaloniki|title=Τσαλίδης: «Νέα τρένα με την ολοκλήρωση της σιδηροδρομικής γραμμής Αθήνα-Θεσσαλονίκη» - ypodomes.com|language=el-gr|accessdate=2018-07-21}}{{Dead link|date=Φεβρουάριος 2020 }}</ref>Το Φθινόπωρο του 2020 αναμένεται να έρθουν στην Ελλάδα μετά από καθυστέρηση (Covid-19) 5 συρμοί τύπου Pendolino<ref>{{Cite journal|url=|title=News dall’Italia e dal Mondo|last=|first=|date=Ιούνιος 2018|journal=Tutto Treno|accessdate=|doi=}}</ref>ETR 470" και το 2022 θα έρθουν τα πρώτα υπερσύγχρονα ιταλοελβετικά 9δυμα Υβριδικά Τρένα από την Hitachi Rail Italy S.p.A. που θα λειτουργούν υβριδικά, δηλαδή θα συνδυάζουν και το πετρέλαιο και τον ηλεκτρισμό, αλλά θα έχουν και μπαταρίες για την ησυχία στις αστικές περιοχές για το τελευταίο μίλι.
