Au début des années cinquante, les grands trains express européens présentent une image dégradée, du fait des destructions de matériel et du vieillissement de celui-ci.​

Vestiges de luxe ferroviaire, les voitures Pullman datent des années 1920. Les machines à vapeur, les trains aux longs arrêts frontaliers commencent à dater face à l'essor de l'automobile et de l'aviation qui représentent le modernisme. De nouveaux trains de jour rapides et confortables, reliant les pays d'Europe apparaissent.​

Les grands principes du réseau TEE voient le jour à l'aune des années 1950, alors que l'inauguration a lieu en 1957. L'association TEE est une coentreprise de plusieurs  compagnies de chemins de fer nationaux. Initialement (et par ordre alphabétique) les CFF, CFL, DB, FS, NS, SNCB et SNCF en sont les fondateurs, suivis quelques années plus tard par les ÖBB et RENFE. Très vite, ces trains connaissent un grand succès, ce qui permet d'offrir une alternative entre le train et l'avion, alors en pleine croissance.​

Entre 1957 et 1983, 70 lignes TEE ont été exploitées. Sur ces 70 lignes, 36 étaient internationales (dont 12 exploitant en partie le réseau CFF) et 34 nationales (Allemagne 14, France 12 et Italie 8).​

Dans un premier temps, du fait que toutes les lignes ne sont pas encore électrifiées, mais également du fait des différents systèmes de tension sur le réseau ferroviaire européen, les TEE sont composés de matériels automoteurs diesel, généralement aptes à la vitesse de pointe de 140 km/h, et disposant pour certains de la climatisation (rames VT611 de la DB et RAm TEE I des CFF et NS).​

Sur les lignes électrifiées avec un système de tension uniforme, les liaisons TEE sont assurées avec des voitures tractées. Ce système est également utilisé sur certaines lignes, dont les changements de locomotives ne sont pas fréquents ou doivent de toute façon s'effectuer (eg. gares en cul-de-sac).​

À partir de 1961, certains de ces trains sont assurés par des rames automotrices quadri courant de conception Suisse, les fameuses RAe TEE II. Dès 1964, la SNCB et la SNCF mettent également en service des locomotives électriques polytension, notamment les fameuses CC 40100 (quadri courant) et BB 30000 (tricourant), issues de la série BB 25100 (bicourant).  ​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

A la base, le TEE n'aurait pas seulement dû être une coentreprise des différentes compagnies ferroviaires nationales, mais une seule et même compagnie à direction internationale qui aurait bénéficié du même personnel, matériel et administration pour tous les pays.​

Dans les faits, la gestion du matériel est restée très nationale, chaque pays présentant le meilleur de sa technique. La DB a ainsi proposé, dès l'origine, un très bon matériel automoteur, tandis que la SNCF a lancé, peu après, les plus rapides et plus prestigieux trains du réseau, suivie par l'Italie et la Suisse.

Le réseau TEE atteint son apogée en 1972, avec la desserte de près de 200 villes du continent européen, mais le choc pétrolier de 1973 incita rapidement les chemins de fer à réaliser des économies, par la suppression ou la banalisation des services les moins rentables. Le deuxième choc pétrolier, en 1979, porta un nouveau coup au réseau : seuls les trains les plus fréquentés demeurèrent en service. Toutefois, il n'y avait pas d'intention, alors, de mettre fin à l'existence même des TEE. Ainsi un dernier TEE est créé, le Jules Verne, Paris-Nantes, au service d'hiver 1980/81.​

Toutefois, la concurrence aérienne, pour les plus longs trajets et la baisse du prix des billets provoquent une hémorragie de la clientèle fidèle aux TEE. Le déclin s'accentue inexorablement dans les années 1980 à 1983.​

Au fil des années 1980, le réseau TEE est fortement réduit. Les TEE sont progressivement remplacés par des InterCités (IC) et ouverts à la deuxième classe. À partir du service d'été du 31 mai 1987, ceux de ces IC qui ont un parcours international sont convertis en EuroCity (EC). Le 31 mai 1987 marque donc la fin des TEE après trente années d'existence. Néanmoins, à partir de 1993, et jusqu'au remplacement définitif des trains classiques par des TGV sur les parcours Paris-Bruxelles, le nom TEE fut réutilisé brièvement sur ces relations en remplacement du label EC, mais avec maintien de la deuxième classe dans les trains concernés. Cette initiative permettait en fait un passage de relais symbolique entre le TEE et les TGV et Thalys.

En suisse, 12 lignes TEE internationales ont été exploitées entre 1957 et 1987. En termes de matériel roulant, les CFF ont mis à disposition deux types de rames automotrices. Les rames diesel Hollando-Helvétiques de 1957 RAm TEE I et les révolutionnaires rames électriques quadri courant RAe TEE II.

Pour les compositions tractées, les locomotives Re 4/4 I et Re 4/4 II ont systématiquement été utilisées. Douze de ces locomotives (4 Re 4/4 I et 8 Re 4/4 II) ont reçu la  livrée beige-rouge des TEE.

Plusieurs voitures ont également été commandées par les CFF, relevons parmi ces dernières, les voitures A8tu de Type Mistral 69 et une voiture restaurant WRm RIC.