El TGV Duplex (TGV-D) fue construido para aumentar la capacidad de los TGV sin aumentar la longitud del tren ni el número de trenes.

Una escalera permite el acceso al piso de superior, donde están localizadas las pasarelas entre remolques.

Esta distribución permite una capacidad de 512 asientos a cada composición (135 plazas más que los TGV-R).

En las líneas más ocupadas, como la línea París-Marsella, salen composiciones de dos trenes con lo que se logra una capacidad de 1.024 plazas.

Son también modelos bi-tensión y tienen una potencia nominal total de 8.800 kW y se les ha incrementado la velocidad máxima hasta los 320 km/h