La infraestructura de transporte es esencial para los sistemas de innovación regional, y el ferrocarril de alta velocidad (FAV) está remodelando el patrón de innovación regional de China. Investigaciones previas carecen de un análisis del impacto de la apertura de un FAV en la innovación urbana tradicional y verde. Este artículo utiliza datos de panel urbano de 285 ciudades a nivel de prefectura en China desde 2003 hasta 2019 para estudiar el impacto y el mecanismo de la apertura de un FAV en la innovación urbana desde una perspectiva comparativa. Los resultados de un modelo de diferencia en diferencias (DID) de múltiples períodos muestran que la apertura de un FAV puede promover tanto la innovación urbana tradicional como la verde, impactando especialmente en la innovación verde urbana. Un análisis adicional del mecanismo de acción encontró que el talento de alta calidad y las infraestructuras de comunicación son dos mecanismos cruciales de transmisión para que la apertura de un FAV afecte la innovación urbana. Además, el análisis de heterogeneidad mostró que la apertura de un FAV promueve la innovación urbana tradicional y verde para las ciudades en general. Sin embargo, para las ciudades centrales, la apertura de un FAV no tiene un impacto significativo en la innovación verde y tiene poco efecto en la promoción de la innovación tradicional. La inspiración política de este artículo es que, frente a una brecha de innovación y la desigualdad en la innovación y el desarrollo regional, la construcción de FAV debe promoverse de acuerdo con las condiciones locales. Los recursos de construcción y distribución deben trasladarse de las ciudades centrales a las ciudades generales para reducir la brecha de innovación regional. Además, es necesario prestar atención a los roles del flujo de talento de alta calidad y la infraestructura de comunicación en la promoción de la innovación urbana y el desarrollo urbano sostenible.