Seconde ligne a être mise en service, la LGV Atlantique, à permis de moderniser et de développer de façon considérable les liaisons vers la Bretagne, les Pays de Loire, Poitou Charente, Aquitaine, et vers Toulouse. Néanmoins, la montée en charge s’est faite très progressivement.

Le 24 septembre 1989 est mis en service la section « Ouest » de la LGV Atlantique. Le service d’origine comprend :

• 8 AR Paris – Nantes (dont un prolongé Le Croisic, tandis qu’une rotation est O/D St Nazaire). Compte tenu du peu de fréquence proposé, des Corail sont encore maintenu par l’itinéraire traditionnel.
• 7 AR Paris – Rennes, dont deux prolongés jusque Brest. Là aussi, des Corail sont maintenus en attendant un renforcement du service TGV.

Le 28 janvier 1990, grâce aux dernières livraisons de rame, le service est renforcé, ainsi l’offre Paris – Nantes est portée à 11 AR, ce qui permet également de renforcer les fréquences sur Angers, St Nazaire et Le Croisic. Sur la branche Rennes, 10 AR sont désormais proposés.

Cap au Sud-Ouest

Septembre 1990, c’est au tour de la branche Sud Ouest d’être mise en service. Paris – Bordeaux s’affiche désormais en 03h00 grâce en plus de la LGV, de la possibilité pour les rames Atlantique de circuler sur certaines sections de la ligne Tours – Bordeaux à 220 km/h. A l’Eté 1993, le TGV Atlantique touche La Rochelle grâce à l’électrification de la ligne St Benoît – La Rochelle. A l’hiver 1995/1996, une 4ème fréquence est mise en ouvre sur Paris – Toulouse.
En juin 1996, c’est au tour de Paris – La Rochelle de bénéficier d’une 4ème fréquence. Sur Paris – Bordeaux, des améliorations sont apportées, permettant notamment la mise en œuvre d’une 4ème liaison en moins de 3 heures. La Côte basque est dotée d’une liaison d’extreme soirée toute la semaine, et d’un départ plus matinal vers Paris dans le sens pair.

En septembre 1997, la SNCF améliore l’offre Paris – Bretagne, par prolongement de TGV Paris – Rennes vers Brest et Quimper, ce qui permet de supprimer les trains corail qui assuraient les correspondances. Cela se traduit malheureusement par des pertes d’arrêt à Landerneau, Landivisiau, Plouaret, Lamballe. Sur le Sud-Ouest, outre la création d’un aller-retour Paris – Tours, un 5ème TGV est créé sur Paris – La Rochelle, par la régularisation d’une relation déjà existante les Ve et Di.

En rythme ou en cadence

Le 30 mai 1999, la SNCF lance une refonte de l’offre sur Paris – Nantes qui se traduit par la mise en œuvre d’une desserte cadencée.

C’est l’offre Paris – Tours qui bénéficie d’une refonte horaire en décembre 1999. Elle se veut rythmée ce qui s’est traduit par la création de nouvelles fréquences. Des améliorations sont également apportées sur Paris – La Rochelle : un AR ne marque plus l’arrêt à St Pierre des Corps ce qui lui permet d’être accéléré et d’offrir plus de place aux voyageurs du Poitou-Charentes. Le Vendredi, une nouvelle fréquence est créée dans le sens Paris - La Rochelle.

Après Paris – Nantes, c’est au tour de Paris – Rennes d’être mis à la cadence horaire à compter du 3 décembre 2000. Cette refonte permet ipso facto d’améliorer les dessertes TGV vers Quimper et Brest qui bénéficient dorénavant, d’une desserte toutes les deux heures environs, avec renforcement en PH.
Ainsi, à l’hiver 2000/2001, l’offre Paris – Rennes comporte 19 A, 20 R, Paris – Brest 8 AR, et 7 AR pour Paris – Quimper.

Nouveaux services cotiers

En 2000, mise en service de l’électrification de l’antenne de Lannion, avec création d’un Paris – Lannion en pointe hebdomadaire, renforcé par une fréquence quotidienne en plein été. En 2001, sur pression des élus régionaux, la SNCF met en route deux Aller-Retour entre Paris et les Sables d'Olonne. Compte tenu de l'absence de caténaire entre Nantes et Les Sables d'Olonne, les rames Atlantique sont tractées par des CC 72000. A cette occasion, les CC 72061, 72062 et 72064 sont transformées et équipées d'un Scharfenberg pour effectuer ce service. Des adaptations sur les rames TGV devant être également réalisées, les rames 372 à 379 sont adaptées à ce mode de circulation.

Toujours plus de fréquences et de destinations

Lorsque l’été 2003 voit planer des menaces de suppression du service Paris – les Sables d’Olonne, le changement de service de décembre est marqué par la refonte des horaires sur la partie Sud-Ouest. Elle vise à simplifier l’offre, car au fil des années, la trame de desserte s’est compliquée, avec la création de nombreuses variantes horaires. Fréquence plus matinale sur Nantes – Paris, simplification de l’offre sur Paris – Bordeaux, création de fréquences sur Paris – La Rochelle et Toulouse.

Le service annuel 2005 qui entre en vigueur en décembre 2004, est marqué par la suppression des TGV Paris – Les Sables d’Olonne, tandis que sur la Bretagne, on note la création d’un TGV 8676 Brest 17h20 – Paris-Montparnasse 21h40 circulant les Di. Entre Rennes et Paris, il circulera avec le TGV 8776 Quimper – Paris des Di, déjà existant. Sur le Sud Ouest, la relation d’été Paris – Arcachon est régularisé toute l’année.
En décembre 2005, mise en service de l’électrification de la ligne Rennes – St Malo, et création de deux TGV Paris – St Malo (trois l’été).

En décembre 2008, la mise en service de l'électrification Nantes - Les Sables d'Olonne permet le retour des TGV directs depuis Paris.

Le développement du TGV Atlantique a modifié profondément les habitudes des voyageurs, conduisant la SNCF à supprimer progressivement les Corail de jour entre Paris, la Bretagne et le Sud-Ouest, tandis que l’offre nocturne a été fortement dégraissée voir complètement supprimée sur Paris - Bretagne et Paris - La Rochelle.