В период с 1978 по 1985 гг. было выпущено 107 электропоездов 2 разновидностей: двухсистемные — для эксплуатации на постоянном токе напряжением 1,5 кВ и на переменном напряжением 25 кВ и частотой 50 Гц, а также трёхсистемные — дополнительно на переменном токе напряжением 15 кВ и частотой 16 2/3Гц (для обслуживания швейцарских участков).

Электропоезда TGV PSE прежде всего начали работать на высокоскоростной магистрали LGV Sud-Est, которая была открыта для движения ещё в 1980 году (полностью магистраль была завершена в 1981 году). В июне 2001 года была открыта магистраль LGV Mediterranee, для эксплуатации на которой также были задействованы электропоезда TGV PSE, большинство из которых подвергли модернизации, благодаря чему конструкционная скорость была поднята до 300 км/ч. Часть же электропоездов осталась с конструкционной скоростью 270 км/ч, так как они обслуживают поезда в Швейцарию через Дижон, где сокращение времени поездки за счёт повышения конструкционной скорости компания SNCF считает нерациональным.

Также в ходе эксплуатации большинство электропоездов TGV PSE сменили окрас кузова на серебристый и серый, из-за чего стали схожи с более поздними электропоездами TGV-A. Оранжевый окрас в основном сохранился на электропоездах, которые приспособлены для перевозки почты (см. TGV La Poste).

В 1981 году на магистрали LGV Sud-Est проводились опытные заезды электропоезда TGV PSE 16. Целью было установление рекорда скорости в 360 км/ч (100 м/с), из-за чего программа получила условное обозначение TGV 100. TGV PSE 16 был обычным серийным электропоездом, под который были подкачены колёсные пары бо?льшего диаметра, количество промежуточных вагонов (8) при этом осталось без изменений. Напряжение в контактной сети подняли с 25 до 29 кВ. 26 февраля во время одного из опытных заездов электропоезд достиг скорости 380,4 км/ч, тем самым установив рекорд скорости для рельсовых поездов.

Данный рекорд продержался около 7 лет, пока в 1988 году его не превзошёл немецкий электропоезд ICE-V, который превысил рекорд французского электропоезда на 26,5 км/ч (406,9 км/ч)