电气化铁道供电原理复杂多样，主要分为直接供电、BT供电、AT供电、同轴电缆和直供加回流线供电方式。其中，京沪、沪杭、浙赣等线路采用直供加回流线方式，具有防干扰效果好、施工维修方便等优点。
直接供电方式中，牵引变电所直接向接触网供电，回流经钢轨和大地返回牵引变电所，虽成本较低，但电磁场干扰严重，现已较少使用。
BT供电方式通过吸流变压器和回流线，有效减轻了接触网对通信线路的干扰，但存在励磁电流、半段效应等问题，实际应用中防护效果不佳。
AT供电方式通过自耦变压器，提高了供电电压，减少了电压损失和电能损失，且防护效果好，适合高速大功率电力机车运行。
同轴电缆供电方式通过埋设的电力电缆，减少电磁干扰，但成本较高，很少使用。
直供加回流线供电方式在接触网外增设回流线，减少电磁干扰，施工简单，维修方便，适用于大秦线等电气化铁道。
牵引变电所向接触网供电有单边和双边两种方式。单边供电适用于多数国家，但在事故情况下，可实行越区供电，以提高供电灵活性和可靠性。
在复线区段，同一供电臂的上、下行接触网可通过开关装置实现并联供电，降低线路阻抗，提高电压水平。
不同相位的接触网间设置电分相装置，以减少对电力系统的不平衡影响，便于灵活供电和检修。
