联调联试阶段，包括动车组型式试验、集成试验、综合试验和试运行四大部分。2008年5月13日，一列由北京南站开往天津站的CRH2C型电力动车组（CRH2-061C）在试验时以时速372公里创造了当时中国国内轮轨列车的最快速度。2008年6月24日，一列CRH3C型电力动车组（CRH3-001C）在京津城际铁路上试验时达到了时速394.3公里，打破了于5月13日由CRH2C动车组创造的记录，并刷新了中国目前轮轨列车的最高速度。2008年7月1日，京津城际铁路开始按正式运营条件不载客试运行，以验证列车追踪运行间隔