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La ligne Le Mans-Le Croisic est une des principales lignes radiales françaises (tronc commun de Paris au Mans avec la ligne Paris-Rennes).
L'itinéraire Paris - Nantes a toujours été en concurrence entre la Compagnie des chemins de fer de l'Ouest et la Compagnie du Paris-Orléans, ce qui explique que l'on pouvait faire l'itinéraire via Le Mans ou via Tours en à peu près le même temps. Les deux parcours ont par ailleurs été électrifiés en même temps. Cependant, depuis 1989, l'itinéraire par Le Mans a pris l'avantage puisque la quasi-totalité des TGV Paris - Nantes passent désormais par Le Mans.
A la fin de son parcours, en Loire-Atlantique, cette ligne traverse une rafinerie pétrolière. La ligne a été construite le long de la Loire, par la suite les installations industrielles de l'estuaire de la Loire se sont développés, et se sont agrandis de part et d'autre de la ligne. Ainsi, la rafinerie pétrolière de Donges appartenant à Total est traversée par cette ligne.