La ligne Paris-Bâle relie Paris (Gare de l'Est) à Bâle, via Troyes, Chaumont, Vesoul, Lure, Belfort et Mulhouse. Elle est surnommée Ligne 4 sur le parcours Paris - Mulhouse, son numéro à l'époque de la Compagnie de l'Est.
Électrification
Elle est électrifiée en 25 kV monophasé de :
Paris à Gretz-Armainvilliers (banlieue parisienne)
Culmont-Chalindrey à la bifurcation de Chaudenay,
Belfort à Bâle.
La quasi totalité de la ligne n'est donc pas électrifiée actuellement, même si une électrification future (du moins partielle) est en projet. Elle est donc desservie par des locomotives diesel (CC 72100), dont les fumées sont mises en cause par les riverains, notamment ceux de l'Est parisien.
Des travaux préparatoires à l'électrification jusqu'à Troyes devraient commencer en 2006. L'électrification de ce tronçon devrait coûter 210 millions d'euros. Cependant, l'ouverture de la LGV Est européenne pourrait compromettre la modernisation de cette ligne.
Un viaduc remarquable est construit à Chaumont. Il date de 1856.
Trafic
Le fret représente les deux tiers du trafic de la ligne. La desserte voyageurs est assurée par :
la ligne E du RER d'Île-de-France de Paris à Gretz-Armainvilliers,
les Corails de Paris à Bâle. Ceux-ci seront supprimés (limités à Mulhouse) lors de la mise en service du TGV Est le 10 juin 2007, à en croire les nouveaux horaires du TER Alsace.