Este artículo investiga el impacto de los ferrocarriles de alta velocidad (FAV) en los niveles de innovación urbana al mejorar la accesibilidad interurbana. Empleamos datos a nivel de ciudades prefecturales dentro de tres regiones de megaciudades en China desde 2009 hasta 2018. Utilizando el número de patentes de invención concedidas como un proxy para el nivel de innovación de una ciudad, encontramos que las instalaciones de FAV mejoran significativamente los niveles de innovación urbana a través de una mejor accesibilidad interurbana regional y que hay un efecto decreciente a medida que aumenta el tiempo de desplazamiento. Los mecanismos de impacto de la mejora de la innovación pueden explicarse por un potencial cada vez mayor de actividades de interacción entre talentos y oportunidades de inversión en tecnología entre ciudades. Contribuimos a la literatura al resaltar el impacto de atenuación espacial de los FAV en los niveles de innovación urbana, así como los mecanismos subyacentes. En particular, la interacción de talentos ejerce un efecto mayor en los niveles de innovación urbana que las oportunidades de inversión en tecnología. Además, desentrañamos los efectos heterogéneos que las ciudades más innovadoras y las ciudades con universidades de doble primera clase obtienen más de la mejorada accesibilidad interurbana que traen los FAV. Esta investigación tiene implicaciones políticas que promueven que las instalaciones de FAV mejoran los niveles de innovación de las ciudades con diferentes recursos.