Portant sur 24 rames, la première de commande espagnole de trains à grande vitesse fut effectuée auprès d'Alsthom en 1989. Ces rames dérivent du TGV Atlantique, mais avec seulement huit remorques et une étanchéité contre les ondes de pression : ces engins appelés "AVE" (Alta Velocidad Española) préfigurent donc les TGV Réseau. Par contre, les aménagements intérieurs, la livrée (y compris les carénages des motrices) et le système de signalisation embarquée sont différents.
Ces rames sont destinées à ligne Madrid - Séville, finalement construite à écartement UIC et électrifiée en 25000 V 50 Hz, mais ayant une partie des voies en gare électrifiées en 3000 V continu, ce qui impose d'avoir des rames bicourant.
Les projets de reconversion à l'écartement normal d'une partie du réseau étant rapidement abandonnés, ces rames se trouvèrent en surplus avant même leur fabrication car confinées à une seule ligne. Il fut donc décidé que les six dernières rames seraient adaptées pour rouler sur le réseau classique, à voie large et électrifié en 3000 V continu.
La mise en service des 18 premières rames sur la ligne Madrid - Séville ouverte en 1992 fut un grand succès et permit la construction de lignes à garde vitesse supplémentaires (avant 1986, aucun train espagnol ne dépassait les 140 km/h !). Les rames série 101 sont exploitées sur la ligne Barcelone - Valence - Alicante, sous l'appellation d'"Euromed", avec une vitesse atteignant les 220 km/h sur ligne à voie large électrifiée en 3000 V continu mais totalement refaite.
A noter qu'une remorque spéciale (N° 100 000), disposant de deux bogies et intercalée entre une motrice et les autres remorques, a été construite afin d'effectuer des tournées d'inspection des voies : elle est quasi identique à la remorque "Mélusine" de la SNCF fabriquée à la même époque.
Entre 2006 et 2008, les rames AVE série 100 ont été rénovées avec de nouveaux aménagements intérieurs ; toutes les voies à écartement normal ayant été ré électrifiées en 25000 V 50 Hz, le système d'alimentation en 3000 V est supprimé dès 2003. Celles de la série 101 ont eu la même rénovation en 2009, mais accompagnée de leur transformation en série 100, permettant notamment d'effectuer des liaisons vers Tolède. Une motrice série 101, victime d'un grave accident, a été reconstruite à partir d'un chaudron de motrice TGV Duplex d'où un aspect radicalement différent des autres rames.
A partir de 2012, dix rames S 100 devraient être adaptées pour rouler en France sous 1500 V continu, l'homologation de ces rames étant relativement simple et l'achat de matériel neuf pour ces relations n'étant plus possibles pour des raisons budgétaires.
| Remorque | Aménagements |
| 1 | Club |
| 2 | Preferente |
| 3 | Preferente |
| 4 | Cafeteria |
| 5 | Turista |
| 6 | Turista |
| 7 | Turista |
| 8 | Turista |