Según informó Renfe, el uso de la línea es creciente. En 2017, un total de 11,24 millones de viajeros utilizaron los diferentes servicios ferroviarios con origen o destino Barcelona, una cifra muy superior a la del primer año de servicio, cuando la demanda en la línea fue de 5,69 millones.

La línea entró en servicio de forma parcial en 2003 (Madrid-Zaragoza-Lleida) y en 2006 (hasta Camp de Tarragona). Antes de la entrada en servicio de estos tramos, los trenes Altaria que circulaban por la línea convencional transportaban 1,98 millones de viajeros. Comparada esta cifra con la de 2017, esto supone que la demanda anual se ha multiplicado casi por seis con la alta velocidad a Barcelona.

La evolución y el incremento paulatino de viajeros en este corredor han permitido al AVE alcanzar una cuota de mercado del 63% frente a la aviación en la conexión Madrid-Barcelona en los servicios entre las dos ciudades.

Por otro lado, los cálculos de los 10 años de la línea de alta velocidad Barcelona-Madrid alcanzan unas estimaciones de ahorro por externalidades de 1.319 millones de euros si se evalúa en términos económicos el impacto sobre el cambio climático, la contaminación y la tasa de accidentes que habría tenido realizar todo ese transporte (los 85,5 millones de viajeros) por otros medios.

El incremento estimado de emisiones de CO2 (dióxido de carbono, gas de efecto invernadero) habría superado los 4,2 millones de toneladas y el del consumo energético en casi un millón de toneladas equivalentes de petróleo (Teps).

El perfil del cliente del corredor Madrid-Barcelona es de una persona entre 35 y 44 años (31%), que se desplaza por motivos laborales (62,1%) o por motivos de ocio y familiares (33,1%) y que viaja con una frecuencia media de 13 viajes al año.

Finalmente, la valoración global del servicio en una escala de 0 a 10 es de 8,23 puntos, y ocho de cada 10 clientes recomiendan viajar en AVE en este corredor.