Ya desde 1962 se investigaba en Japón el desarrollo de los trenes de levitación magnética que utilizan la atracción y la repulsión de electroimanes de polaridad opuesta para sostenerse en el aire y producir fuerza motriz. La ausencia de vías férreas trae aparejada diversas ventajas: mayor velocidad, reducción de ruidos, vibraciones y oscilaciones, así como un escaso impacto ambiental (con respecto a los fuertes campo electromagnéticos que se generan entre el tren y el rail, estos trenes disponen de una carrocería aislada que protege a los pasajeros).

El problema residiría en la gran cantidad de energía necesaria para sostener en el aire, aunque sea a 10 cm del suelo, a un tren de 10.000 kilos (la energía que mueve un tren tradicional del mismo peso debe multiplicarse por cuarenta para realizar este trabajo).Este problema ha sido resuelto en gran medida por los estudios sobre los campos magnéticos superconductores; su fundamento es la superconductividad, mediante la cual se anula la resistencia eléctrica de las envolturas y toda la energía eléctrica del sistema se reutiliza sin perdida alguna.

El núcleo básico del MAGLEV lo forman dos grupos de electroimanes superconductores: uno va colocado junto a los vagones, en el lugar del rail, y el otro por debajo. El primero interactúa con otros electroimanes situados sobre las paredes de un carril en forma de ´´U´´, en cuyo interior se mueve el tren. Los electroimanes del carril crean un campo fluctuante sincronizado con la velocidad del tren, proporcionando alternativamente una fuerza de atracción y de repulsión con los electroimanes de los vagones para imprimirles el impulso horizontal. El otro grupo interactúa con los electroimanes colocados sobre el fondo de la ´´U´´ del carril y así el tren recibe el impulso que lo mantiene elevado sobre el suelo.

Los electroimanes están fabricados con una mezcla de niobio y titanio y, para conservar la propiedad superconductora, deben mantenerse a una temperatura de 269° grados centígrados bajo cero; sumergidos en helio liquido, se mantienen a muy bajas temperaturas a través del sistema criogénico que lleva el tren a bordo.

La característica mas importante de los superconductores es que su resistencia al paso de la corriente eléctrica es igual a cero. Este fenómeno se produce en algunos tipos de metales (titanio,vanadio,cromo,hierro,niquel) cuando se encuentran a temperaturas extremadamente bajas (en los conductores normales, una cantidad de energía eléctrica que los atraviesa, se transforma en calor a causa de la resistencia y, por lo tanto, se pierde).En los superconductores la corriente eléctrica, una vez accionada podría, en teoría, circular eternamente. Actualmente se realizan investigaciones en todo el mundo para diseñar superconductores que, a diferencia de los tradicionales, no necesiten sistemas de enfriamiento.

Con relación a la levitación del tren, se consideró necesario que los electroimanes colocados en el fondo del rail fueran de la misma polaridad que los situados en el tren, con lo cual siempre se repelen. Si por cualquier motivo el tren se eleva por sobre los 10 cm, se coloca en una zona mas débil del campo magnético generado por el rail y recibe una fuerza de levitación menor; esto lo impulsa a bajar a la distancia establecida.

El MAGLEV posee diversos elementos en común con los aviones; así, un especial sistema de ventilación que asegura la presurizaron de los vagones para eliminar el efecto que produce en los oídos el cambio de presión cuando el tren entra en un túnel; las puertas han sido diseñadas para asegurar el espacio para los pasajeros y para mantener en el interior del vagón la presión atmosférica normal, por esto son puertas corredizas hacia arriba; los frenos principales transforman la variación de energía cinética del tren en energía eléctrica para alimentar los electroimanes y se encuentran integrados por frenos de disco y de aire y por lastres externos que, accionados, aumentan la resistencia aerodinámica del tren; posee una especie de ´´tren de aterrizaje´´ formado por una aleación de aluminio y ruedas que salen de la carrocería para mantener el convoy a baja velocidad; en la carrocería se emplea una aleación de aluminio y litio, de procedencia aeronáutica, para aligerar el peso del tren y aumentar la resistencia estructural.