La moitié du trafic des Thalys s'effectue entre Paris et Bruxelles, et les trains empruntent alors la ligne à grande vitesse (LGV), qu'ils doivent partager avec les rames françaises Eurostar. Les Thalys doivent aussi coexister avec les rames TGV Réseau et Sud-est qui relient
Paris à
Londres, et les rames ICE qui font se joindre Bruxelles et l'
Allemagne. Le service Thalys pro
Prement dit est mis en oeuvre conjointement avec les chemins de fer néerlandais. Bref, on peut dire que ce train est sans conteste un train à vocation européenne... puisqu'il dessert les gares de Paris-Nord bien sûr mais aussi Bruxelles-Midi, la gare centrale d'
Anvers, Hollands Spoor (La Haye), Rotterdam, Amsterdam, Liège,
Gand,
Bruges, Ostende, Aix-la- Chapelle et
Cologne. Le réseau Thalys vient également se connecter au réseau TGV classique pour des parcours saisonniers : Bruxelles-
Marseille via
Valence,
Avignon et
Aix-en-Provence entre juin et août ; Bruxelles-Bourg-Saint-Maurice via
Chambéry, Albertville et
La Plagne de décembre à avril...