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El servicio fue prestado inicialmente con trenes de la serie 101. Estos trenes son idénticos a los de la serie 100 de AVE pero cuyos bogies fueron reemplazados por otros de ancho de vía ibérico (1668 mm) en lugar de los bogies en ancho UIC (1435 mm).
Los unidades de la Serie 101 son bitensión, aptos para 3000 V en corriente continua (electrificación disponible en la mayoría de las línea clásicas españolas) y para 25000 V a 50 Hz en corriente alterna (electrificación de las Líneas de Alta Velocidad.
La velocidad comercial de éstos trenes es de 220 km/h limitada por las características de las líneas por las que circula (los trenes son capaces de desarrollar los 300 km/h y en pruebas se ha llegado a sobrepasar los 250 km/h en líneas clásicas).
Las seis unidades de esta Serie prestaron el servicio Euromed desde su inicio.
El 1 de Noviembre de 2009 dejan de prestar servicio Euromed con trenes de esta serie, transformándose la Serie 101 a serie 100 para reforzar las rutas más concurridas.
Desde 2008 se está reemplazando paulatinamente el material rodante utilizado para prestar el servicio Euromed por trenes de la Serie 130 y reconvirtiendo los trenes de la Serie 101 en Serie 100 para que presten servicios en las Líneas de Alta Velocidad.
El 2 de Noviembre de 2009 todos los servicios Euromed son prestados por trenes de esta serie.
Está previsto que, a medio plazo, estos servicios pasen a discurrir por la LAV Madrid-Barcelona-Frontera Francesa entre la estación del Camp de Tarragona y Barcelona, reduciendo tiempos de viaje y descongestionando el corredor del litoral.